超高分辨率平臺(tái)下的海量影像并行處理顯示方法及系統(tǒng)的制作方法【專利摘要】本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)對海量影像數(shù)據(jù)加載時(shí)間長、所占用內(nèi)存多、顯示分辨率低的技術(shù)問題，提供超高分辨率平臺(tái)下的海量影像并行處理顯示方法及系統(tǒng)，提高了數(shù)據(jù)加載速度，可支持海量影像的億像素超高分辨率顯示。本發(fā)明方法包括海量影像多分辨率抽樣和分塊處理、虛擬紋理動(dòng)態(tài)加載以及CPU+GPU渲染顯示等技術(shù)手段，多分辨率抽樣和分塊處理對海量影像數(shù)據(jù)減少圖像顯示的運(yùn)算量；并利用虛擬紋理動(dòng)態(tài)加載技術(shù)對當(dāng)前顯示區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)加載，CPU+GPU渲染顯示中CPU負(fù)責(zé)對當(dāng)前顯示的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行判定并利用虛擬紋理及時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)加載，而GPU利用虛擬紋理提供的圖像數(shù)據(jù)和輔助紋理表對圖像進(jìn)行正確渲染顯示。【專利說明】超高分辨率平臺(tái)下的海量影像并行處理顯示方法及系統(tǒng)【
技術(shù)領(lǐng)域：
】[0001]本發(fā)明涉及海量影像數(shù)據(jù)的顯示技術(shù)，具體為超高分辨率平臺(tái)下的海量影像并行處理顯示方法及系統(tǒng)?！?br>背景技術(shù)：
】[0002]圖像是提高三維顯示質(zhì)量、增強(qiáng)顯示細(xì)節(jié)、提高虛擬現(xiàn)實(shí)真實(shí)度的有效手段。隨著計(jì)算機(jī)圖像技術(shù)的不斷發(fā)展，尤其是在地理信息、衛(wèi)星地圖、醫(yī)學(xué)圖像、環(huán)境檢測等領(lǐng)域，圖像的信息量不斷增加，這也使得圖像的數(shù)據(jù)量越來越大，單張圖片的數(shù)據(jù)量已達(dá)到十幾GB甚至幾百GB。對于如此龐大的海量影像數(shù)據(jù)，要進(jìn)行快速的圖像顯示、圖像瀏覽、圖像處理和圖像測量等都十分困難，單機(jī)處理能力已無法勝任這些海量信息的顯示處理需求了。一般的單機(jī)圖形硬件輸出僅支持4096X4096或8192X8192的紋理大小，限制了海量影像的輸出顯示分辨率，無法實(shí)現(xiàn)超高分辨率海量影像的顯示。[0003]現(xiàn)有海量數(shù)據(jù)影像顯示技術(shù)主要包括以下兩類:[0004]第一類，利用圖形圖像處理庫直接加載整個(gè)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。海量影像處理的主要難題是數(shù)據(jù)信息量大，難以一次載入顯存進(jìn)行操作。海量影像顯示也就意味著更多的數(shù)據(jù)讀寫和傳輸，在顯示和存儲(chǔ)之間就會(huì)有更多數(shù)據(jù)傳遞。雖然顯卡的存儲(chǔ)能力和傳輸帶寬每年都在增加，然而仍不能滿足越來越大的圖像數(shù)據(jù)顯示要求。[0005]第二類，采用Clipmap方法，載入圖像的部分?jǐn)?shù)據(jù)到內(nèi)存中，只載入當(dāng)前顯示中心周圍的數(shù)據(jù)塊。但是該技術(shù)需要大量的紋理存儲(chǔ)硬件，并且對硬件有特殊的要求，對系統(tǒng)要求比較苛刻，支持他的高層應(yīng)用也比較少，實(shí)現(xiàn)成本高而且可移植性比較低。[0006]以上述兩類技術(shù)為代表的現(xiàn)有海量數(shù)據(jù)影像顯示技術(shù)存在以下缺點(diǎn):[0007](I)數(shù)據(jù)加載時(shí)間長，處理速度慢，刷新速度慢。因?yàn)楹Ａ坑跋駡D片含有的數(shù)據(jù)信息量比較大，采用普通加載方法讀取整個(gè)圖像的數(shù)據(jù)將導(dǎo)致圖像數(shù)據(jù)的加載時(shí)間過長。[0008](2)占用的內(nèi)存多。普通加載需要加載整個(gè)海量影像數(shù)據(jù)，所以占用的內(nèi)存會(huì)隨著影像的大小而增加；當(dāng)海量影像圖像數(shù)據(jù)量過大時(shí)，處理和顯示速度慢，影響系統(tǒng)性能，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)死機(jī)和崩潰；從而導(dǎo)致能處理的海量影像文件的大小受限。[0009](3)渲染效率低，顯示分辨率低，可移植性差?！?br/>發(fā)明內(nèi)容】[0010]為了解決現(xiàn)有技術(shù)對海量影像數(shù)據(jù)加載時(shí)間長、所占用內(nèi)存多、顯示分辨率低的技術(shù)問題，本發(fā)明提供超高分辨率平臺(tái)下的海量影像并行處理顯示方法及系統(tǒng)，提高了數(shù)據(jù)加載速度，顯示效果穩(wěn)定而不易受到海量影像數(shù)據(jù)量大小的影響，可支持海量影像的億像素超高分辨率顯示。[0011]本發(fā)明超高分辨率平臺(tái)下的海量影像并行處理顯示方法采用如下技術(shù)方案:超高分辨率平臺(tái)下的海量影像并行處理顯示方法，包括以下步驟:[0012]第一步，對海量影像進(jìn)行多分辨率抽樣，即對原始圖像進(jìn)行逐層抽樣生成具有不同分辨率的多細(xì)節(jié)層次圖層；在所述多細(xì)節(jié)層次圖層中最高分辨率圖層對應(yīng)原始圖像，最低分辨率圖層的像素與顯示屏幕中圖像顯示窗口的像素比例最接近1:1;[0013]第二步，對第一步中所述多細(xì)節(jié)層次圖層進(jìn)行分塊處理，即對所述多細(xì)節(jié)層次圖層中每個(gè)分辨率圖層的數(shù)據(jù)按固定大小的網(wǎng)格進(jìn)行劃分，分割成固定大小的數(shù)據(jù)塊；[0014]第三步，通過物理紋理頁表和虛擬紋理頁表對當(dāng)前需要顯示的圖層實(shí)現(xiàn)虛擬紋理動(dòng)態(tài)加載，所述當(dāng)前需要顯示的圖層根據(jù)當(dāng)前顯示屏幕中圖像顯示窗口像素從所述多細(xì)節(jié)層次圖層中選擇出來；[0015]第四步，更新物理紋理頁表和虛擬紋理頁表，然后對虛擬紋理頁表尋址找出當(dāng)前數(shù)據(jù)塊在物理紋理頁表中的坐標(biāo)，使用著色器對圖像進(jìn)行顯示渲染輸出；[0016]所述當(dāng)前需要顯示圖層的數(shù)據(jù)塊加載后存放在物理紋理頁表中，所述虛擬紋理頁表記錄當(dāng)前需要顯示圖層的數(shù)據(jù)塊與物理紋理頁表中存放的數(shù)據(jù)塊之間的位置對應(yīng)關(guān)系。[0017]優(yōu)選的，所述第三步包括以下步驟:[0018]Al，根據(jù)當(dāng)前顯示屏幕中圖像顯示窗口的大小，從多細(xì)節(jié)層次圖層中選擇出與當(dāng)前顯示屏幕中圖像顯示窗口像素比例最接近1:1的圖層作為當(dāng)前需要顯示的圖層；當(dāng)前顯示屏幕中圖像顯示窗口與所述當(dāng)前需要顯示的圖層的重疊區(qū)域即為當(dāng)前需要顯示的圖層區(qū)域，所述當(dāng)前需要顯示的圖層區(qū)域中包含的所有數(shù)據(jù)塊判定為當(dāng)前需要顯示圖層的數(shù)據(jù)塊；[0019]A2，將當(dāng)前需要顯示圖層的數(shù)據(jù)塊更新到物理紋理頁表中；[0020]A3，修改虛擬紋理頁表中當(dāng)前需要顯示圖層的數(shù)據(jù)塊在物理紋理頁表中的索引值，所述索引值指出所述當(dāng)前需要顯示圖層的數(shù)據(jù)塊在物理紋理頁表中的存儲(chǔ)位置。[0021]在所述步驟A2中若物理紋理頁表中沒有所述當(dāng)前需要顯示圖層的數(shù)據(jù)塊，則讀取所述當(dāng)前需要顯示圖層的數(shù)據(jù)塊，并替換掉物理紋理頁表中最長時(shí)間沒有使用的數(shù)據(jù)塊。[0022]優(yōu)選的，所述第一步多分辨率抽樣過程為:對最高分辨率圖層進(jìn)行抽樣形成一個(gè)低一級(jí)分辨率的圖層；然后對前述低一級(jí)分辨率的圖層再次進(jìn)行抽樣，得到一個(gè)次低一級(jí)分辨率的圖層；被抽樣圖層均為上一次抽樣后所得到的較低次分辨率圖層，如此逐層進(jìn)行，直至被抽樣圖層的像素與顯示屏幕中圖像顯示窗口的像素比例最接近1:1。[0023]本發(fā)明超高分辨率平臺(tái)下的海量影像并行處理顯示系統(tǒng)采用如下技術(shù)方案:基于上述海量影像并行處理顯示方法的海量影像并行處理顯示系統(tǒng)，包括:[0024]海量影像多分辨率抽樣和分塊處理模塊，用于對海量影像進(jìn)行多分辨率抽樣，即對原始圖像進(jìn)行逐層抽樣生成具有不同分辨率的多細(xì)節(jié)層次圖層；并對所述多細(xì)節(jié)層次圖層中每個(gè)分辨率圖層的數(shù)據(jù)按固定大小的網(wǎng)格進(jìn)行分塊處理，分割成固定大小的數(shù)據(jù)塊；[0025]虛擬紋理動(dòng)態(tài)加載模塊，用于通過物理紋理頁表和虛擬紋理頁表對當(dāng)前需要顯示的圖層實(shí)現(xiàn)虛擬紋理動(dòng)態(tài)加載；以及[0026]CPU+GPU渲染顯示模塊，包括相互連接的CPU和GPU，CPU用于根據(jù)當(dāng)前的顯示需求定位當(dāng)前需要顯示的圖層區(qū)域，把所述當(dāng)前需要顯示的圖層區(qū)域中所有的數(shù)據(jù)塊標(biāo)記為需加載的數(shù)據(jù)塊，啟動(dòng)數(shù)據(jù)加載多線程將標(biāo)記的需加載的數(shù)據(jù)塊調(diào)入物理紋理頁表，并把物理紋理頁表和虛擬紋理頁表更新到GPU中；GPU用于負(fù)責(zé)虛擬紋理頁表尋址，找出當(dāng)前需要顯示圖層的數(shù)據(jù)塊在物理紋理頁表中的坐標(biāo)，并使用著色器對圖像進(jìn)行顯示渲染輸出；[0027]所述海量影像多分辨率抽樣和分塊處理模塊、虛擬紋理動(dòng)態(tài)加載模塊及CPU+GPU渲染顯示模塊依次連接。[0028]優(yōu)選的，所述海量影像并行處理顯示系統(tǒng)還包括與CPU+GPU渲染顯示模塊連接的拼接顯示模塊；所述拼接顯示模塊包括主控制節(jié)點(diǎn)機(jī)、若干子節(jié)點(diǎn)機(jī)以及與子節(jié)點(diǎn)機(jī)相連接的多個(gè)顯示屏，在主控制節(jié)點(diǎn)機(jī)、各子節(jié)點(diǎn)機(jī)上均設(shè)置了海量影像多分辨率抽樣和分塊處理模塊、虛擬紋理動(dòng)態(tài)加載模塊、CPU+GPU渲染顯示模塊，其中主控制節(jié)點(diǎn)機(jī)調(diào)度各個(gè)子節(jié)點(diǎn)機(jī)的渲染和控制，實(shí)現(xiàn)多顯示區(qū)域的劃分和同步管理，子節(jié)點(diǎn)機(jī)在主控制節(jié)點(diǎn)機(jī)的控制下，負(fù)責(zé)多個(gè)顯示屏的渲染顯示。[0029]本發(fā)明解決了因受限于普通PC硬件而不能滿足海量影像大信息量處理所帶來的一系列技術(shù)問題(如加載時(shí)間長、刷新速度慢、顯示分辨率低)，其原理如下:利用集群技術(shù)構(gòu)成超高分辨率的并行顯示拼接系統(tǒng)，提供海量影像的超高分辨率顯示平臺(tái)；再利用多分辨率抽樣分層和分塊處理技術(shù)對海量影像數(shù)據(jù)減少圖像顯示的運(yùn)算量；并根據(jù)集群系統(tǒng)中各個(gè)子節(jié)點(diǎn)顯示區(qū)域的不同，利用虛擬紋理動(dòng)態(tài)加載技術(shù)對當(dāng)前顯示區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)加載，CPU+GPU渲染顯示中CPU負(fù)責(zé)對當(dāng)前顯示的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行判定并利用虛擬紋理及時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)加載，而GPU利用虛擬紋理提供的圖像數(shù)據(jù)和輔助紋理表對圖像進(jìn)行正確渲染顯不O[0030]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:[0031]1、對海量影像進(jìn)行多分辨率抽樣和分塊處理，并在加載時(shí)只讀取當(dāng)前需要的層和塊，減少了數(shù)據(jù)加載時(shí)的尋址時(shí)間，提高了數(shù)據(jù)的加載速度，減少了數(shù)據(jù)冗余。[0032]2、由于使用固定大小的物理紋理頁表處理任意大小的海量影像圖像，因而本發(fā)明顯示效果不會(huì)受到海量影像數(shù)據(jù)量大小的影響，為海量影像的顯示提供了穩(wěn)定的性能。[0033]3、由于采用多分辨率抽樣和分塊處理的技術(shù)手段，因此本發(fā)明能夠基于有限的硬件設(shè)備實(shí)現(xiàn)海量圖像文件的加載和顯示，支持超高分辨率的海量影像顯示。[0034]4、利用CPU(CentralProcessingUnit,中央處理器)、GPU(GraphicProcessingUnit,圖形處理器)聯(lián)合計(jì)算實(shí)現(xiàn)海量影像的渲染和顯示，提高了系統(tǒng)的性能和速度。[0035]5、提供可擴(kuò)展的集群超高分辨率顯示，并且顯示單元數(shù)量可以任意擴(kuò)展，突破了單機(jī)顯示分辨率的限制。[0036]6、可移植性強(qiáng)，該技術(shù)對硬件和顯示設(shè)備沒有特殊的要求，可以在各種硬件設(shè)備和系統(tǒng)之間移植?！緦＠綀D】【附圖說明】[0037]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；[0038]圖2是基于集群的并行拼接系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；[0039]圖3是虛擬紋理動(dòng)態(tài)加載流程圖?！揪唧w實(shí)施方式】[0040]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。[0041]實(shí)施例[0042]本發(fā)明技術(shù)方案中幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)術(shù)語，分別定義如下:[0043]LOD(LevelofDetails):多細(xì)節(jié)層次圖，根據(jù)物體模型的節(jié)點(diǎn)在顯示環(huán)境中所處的位置和重要度，決定物體渲染的資源分配，降低非重要物體的面數(shù)和細(xì)節(jié)度，從而獲得高效率的渲染運(yùn)算。本發(fā)明中指的是圖像數(shù)據(jù)的不同分辨率的數(shù)據(jù)抽樣圖層。[0044]物理紋理頁表(physicalpagetexture):—個(gè)用來保存實(shí)際需要顯示的圖像數(shù)據(jù)塊的固定大小的紋理頁表，當(dāng)前需要顯示圖層的數(shù)據(jù)塊加載后都存放在該頁表中。[0045]虛擬紋理頁表(pagetabletexture):—個(gè)輔助的紋理頁表,它記錄了當(dāng)前需要顯示圖像的數(shù)據(jù)塊與物理紋理頁表數(shù)據(jù)塊之間的位置對應(yīng)關(guān)系。[0046]虛擬紋理加載:虛擬紋理加載主要通過物理紋理頁表和虛擬紋理頁表實(shí)現(xiàn)，類似于虛擬內(nèi)存，根據(jù)當(dāng)前顯示的位置將需要顯示的圖像數(shù)據(jù)調(diào)入物理紋理頁表存儲(chǔ)，并利用虛擬紋理頁表在GPU中完成渲染顯示，而其它當(dāng)前不需要顯示的大部分圖像數(shù)據(jù)放在存儲(chǔ)設(shè)備中。這樣可以使用有限的硬件設(shè)備動(dòng)態(tài)的顯示遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于內(nèi)存的圖像數(shù)據(jù)，而不需要每次都把所有的數(shù)據(jù)都傳遞給GPU。[0047]如圖1所示，本發(fā)明超高分辨率平臺(tái)下的海量影像并行處理顯示系統(tǒng)，主要包括海量影像多分辨率抽樣和分塊處理模塊、虛擬紋理動(dòng)態(tài)加載模塊、CPU+GPU渲染顯示模塊及超高分辨率拼接顯示模塊。其中超高分辨率拼接顯示模塊是由基于集群的并行拼接系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，集群的并行拼接系統(tǒng)是指采用計(jì)算機(jī)并行集群技術(shù)構(gòu)建的超高分辨率海量信息處理與顯示平臺(tái)，該平臺(tái)充分利用了節(jié)點(diǎn)機(jī)的圖形處理能力，建立了一個(gè)高度協(xié)同的分布式集群并行顯示平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)高性能的顯示功能。如圖2所示，集群的并行拼接系統(tǒng)由主控制節(jié)點(diǎn)機(jī)(簡稱主節(jié)點(diǎn))、若干子節(jié)點(diǎn)機(jī)(渲染節(jié)點(diǎn)，簡稱子節(jié)點(diǎn))以及與子節(jié)點(diǎn)相連接的多個(gè)顯示屏所組成，子節(jié)點(diǎn)通過以太網(wǎng)與文件服務(wù)器、主節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)流、控制流的傳輸。在主節(jié)點(diǎn)機(jī)、各子節(jié)點(diǎn)機(jī)上均設(shè)置了多分辨率抽樣和分塊處理模塊、虛擬紋理動(dòng)態(tài)加載模塊、CPU+GPU渲染顯示模塊，其中主節(jié)點(diǎn)調(diào)度各個(gè)子節(jié)點(diǎn)的渲染和控制，實(shí)現(xiàn)多顯示區(qū)域的劃分和同步管理；子節(jié)點(diǎn)在主節(jié)點(diǎn)的控制下，負(fù)責(zé)多個(gè)顯示屏的渲染顯示，實(shí)現(xiàn)多個(gè)顯示屏的拼接高分辨率顯示。子節(jié)點(diǎn)機(jī)只加載和顯示當(dāng)前自己所控制的顯示區(qū)域中的數(shù)據(jù)塊，即每個(gè)子節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)對自己所控制的顯示區(qū)域進(jìn)行顯示，不在當(dāng)前子節(jié)點(diǎn)顯示區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)會(huì)被裁減掉(即使計(jì)算和加載當(dāng)前子節(jié)點(diǎn)顯示區(qū)域外的數(shù)據(jù)也會(huì)在渲染時(shí)被裁減掉)，并行顯示后可提供一個(gè)超高分辨率的顯示效果。[0048]海量影像多分辨率抽樣和分塊處理模塊首先完成海量影像多分辨率抽樣。海量影像多分辨率抽樣是對原始圖像進(jìn)行逐層抽樣生成具有不同分辨率的LOD圖層:在LOD圖層中最高分辨率圖層對應(yīng)原始圖像，對最高分辨率圖層進(jìn)行抽樣形成一個(gè)低一級(jí)分辨率的圖層；然后對前述低一級(jí)分辨率的圖層再次進(jìn)行抽樣，得到一個(gè)次低一級(jí)分辨率的圖層；被抽樣圖層均為上一次抽樣后所得到的較低次分辨率圖層，如此逐層進(jìn)行，直至被抽樣圖層的像素與顯示屏幕中圖像顯示窗口的像素比例最接近1:1，即最低分辨率圖層的像素與顯示屏幕中圖像顯示窗口的像素比例最接近1:1;抽樣比例通常為4:1，即四個(gè)像素合成一個(gè)像素以形成一個(gè)新的圖層。在海量影像多分辨率抽樣過程中，抽樣的圖層數(shù)量由海量影像分辨率與顯示屏幕中圖像顯示窗口分辨率之間的比值決定，當(dāng)抽樣圖層的像素與顯示窗口的像素比例最接近1:1時(shí)，抽樣得到的圖層即為當(dāng)前顯示用的圖層。如:分辨率大小為16384X8192的圖像經(jīng)多分辨率抽樣后生成的圖層大小依次為:8192X4096、4096X2048、2048X1024、1024X512等，若顯示屏幕中圖像顯示窗口的大小為2000X1000，則2048X1024的圖層與顯示屏幕中圖像顯示窗口的比例最接近1:1，可采用2048X1024的圖層完成圖像顯示即可。這樣，通過抽樣過程既可大大減少顯示數(shù)據(jù)的冗余，又可滿足顯示的分辨率要求。為了減少重復(fù)抽樣操作，可將抽樣后的LOD圖層保存在存儲(chǔ)設(shè)備中備用。[0049]海量影像多分辨率抽樣和分塊處理模塊在完成海量影像多分辨率抽樣后，對抽樣所得到的LOD圖層進(jìn)行分塊處理，即對LOD圖層中每個(gè)分辨率圖層的數(shù)據(jù)按固定大小的網(wǎng)格進(jìn)行劃分，分割成固定大小的數(shù)據(jù)塊。為便于硬件對圖像的優(yōu)化處理以及減少紋理壓縮時(shí)的運(yùn)算，分塊大小通常取2的冪次方。分塊大小可采用128X128、256X256、512X512等。數(shù)據(jù)塊的大小會(huì)影響顯示性能，數(shù)據(jù)塊太大可能導(dǎo)致讀取過多的冗余數(shù)據(jù)，浪費(fèi)計(jì)算資源，數(shù)據(jù)塊太小將增加讀寫次數(shù)；本實(shí)施例根據(jù)系統(tǒng)特點(diǎn)采用的分塊大小為256X256。通過上述分塊后，每個(gè)分辨率圖層的像素塊大小是固定的，數(shù)據(jù)加載時(shí)可按數(shù)據(jù)塊進(jìn)行操作，而不需要針對圖層像素進(jìn)行，大大減少了數(shù)據(jù)加載的循環(huán)運(yùn)算次數(shù)，加快了數(shù)據(jù)調(diào)度管理，更利于多線程的讀取，提高了海量影像的加載管理效率。[0050]虛擬紋理動(dòng)態(tài)加載模塊通過物理紋理頁表和虛擬紋理頁表對當(dāng)前需要顯示的圖層實(shí)現(xiàn)虛擬紋理動(dòng)態(tài)加載，其過程如圖3所示:[0051]步驟SI，根據(jù)當(dāng)前顯示屏幕中圖像顯示窗口大小對當(dāng)前需要顯示的圖層與數(shù)據(jù)塊進(jìn)行判定。根據(jù)當(dāng)前顯示屏幕中圖像顯示窗口的大小，從LOD圖層中選擇出與當(dāng)前顯示屏幕中圖像顯示窗口像素比例最接近1:1的海量影像的抽樣分辨率圖層，并確定該抽樣分辨率圖層為最適合圖層，所述最適合圖層判定為當(dāng)前需要顯示的圖層；當(dāng)前顯示屏幕中圖像顯示窗口與所述最適合圖層的重疊區(qū)域即為當(dāng)前需要顯示的圖層區(qū)域，所述當(dāng)前需要顯示的圖層區(qū)域中包含的所有數(shù)據(jù)塊判定為當(dāng)前需要讀取和加載的數(shù)據(jù)塊。當(dāng)前需要讀取和加載的數(shù)據(jù)塊即為當(dāng)前需要顯示圖層的數(shù)據(jù)塊。[0052]步驟S2，將當(dāng)前需要顯示圖層的數(shù)據(jù)塊更新到物理紋理頁表中。對步驟SI中需要顯示的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行讀取前，需要判斷該數(shù)據(jù)塊是否已經(jīng)在物理紋理頁表中，如果已經(jīng)在物理紋理頁表中則不需要再次讀取該數(shù)據(jù)塊，直接執(zhí)行步驟S3，這樣可以減少數(shù)據(jù)塊的讀取次數(shù)，避免多次讀取同一塊數(shù)據(jù)。如果物理紋理頁表中沒有該數(shù)據(jù)塊，則需要讀取該當(dāng)前需要顯示圖層的數(shù)據(jù)塊，并根據(jù)LRU算法(LeastRecentlyUsed，近期最少使用算法)替換掉物理紋理頁表中最長時(shí)間沒有使用的數(shù)據(jù)塊；在對數(shù)據(jù)塊進(jìn)行替換時(shí)同時(shí)執(zhí)行步驟S3。所述的LRU算法是對每個(gè)數(shù)據(jù)塊加一個(gè)時(shí)間標(biāo)識(shí)，當(dāng)數(shù)據(jù)塊載入或者數(shù)據(jù)塊已經(jīng)在物理紋理頁表中需要顯示時(shí)，更新該數(shù)據(jù)塊的時(shí)間標(biāo)識(shí)，替換時(shí)將最長時(shí)間沒有使用的數(shù)據(jù)塊作為可替換的數(shù)據(jù)塊即可。為了提高數(shù)據(jù)塊的加載速度，可以同時(shí)啟動(dòng)多個(gè)線程不斷的對數(shù)據(jù)塊進(jìn)行讀取和替換。[0053]步驟S3，修改虛擬紋理頁表中當(dāng)前需要顯示圖層的數(shù)據(jù)塊在物理紋理頁表中的索引值，該索引值指出該當(dāng)前需要顯示圖層的數(shù)據(jù)塊在物理紋理頁表中的存儲(chǔ)位置。[0054]當(dāng)物理紋理頁表和虛擬紋理頁表更新完成之后，就可以利用這兩個(gè)紋理頁表對海量影像圖進(jìn)行渲染顯示。CPU+GPU渲染顯示模塊包括相互連接的CPU和GPU，對當(dāng)前需要顯示的圖層與數(shù)據(jù)塊進(jìn)行判定由CPU來完成，CPU還完成需顯示的數(shù)據(jù)塊的讀取、加載；對海量影像圖像的渲染顯示由GPU來完成。本發(fā)明并行超高分辨率海量影像顯示系統(tǒng)對海量影像圖像的顯示過程如下:[0055](I)CPU接到顯示指令后判定當(dāng)前需要顯示的圖層，由海量影像多分辨率抽樣和分塊處理模塊抽樣生成所述當(dāng)前需要顯示的圖層并進(jìn)行相應(yīng)的邏輯分塊處理。然后，CPU根據(jù)當(dāng)前的顯示需求定位當(dāng)前需要顯示的圖層區(qū)域，把所述當(dāng)前需要顯示的圖層區(qū)域中所有的數(shù)據(jù)塊標(biāo)記為需加載的數(shù)據(jù)塊，啟動(dòng)數(shù)據(jù)加載多線程將標(biāo)記的需加載的數(shù)據(jù)塊調(diào)入物理紋理頁表。數(shù)據(jù)塊調(diào)入物理紋理頁表時(shí)首先判斷該數(shù)據(jù)塊是否已經(jīng)存在于物理紋理頁表中，若數(shù)據(jù)塊曾經(jīng)加載到物理紋理頁表中了，則不需要重復(fù)加載，直接修改虛擬紋理頁表索引指向該數(shù)據(jù)塊在物理紋理頁表中的位置即可；若數(shù)據(jù)塊不在物理紋理頁表中，則根據(jù)LRU算法替換物理紋理頁表中的閑置數(shù)據(jù)塊，然后修改虛擬紋理頁表的索引值即可。如此循環(huán)，直至所有需顯示的數(shù)據(jù)塊均被載入物理紋理頁表中，且虛擬紋理頁表完成與物理紋理頁表數(shù)據(jù)塊的索引，圖像顯示的數(shù)據(jù)塊加載過程便結(jié)束了。[0056](2)CPU完成需顯示的數(shù)據(jù)塊的讀取和加載后，把物理紋理頁表和虛擬紋理頁表更新到GPU中；由GPU負(fù)責(zé)虛擬紋理頁表尋址找出當(dāng)前需要顯示圖層的數(shù)據(jù)塊在物理紋理頁表中的坐標(biāo)，并使用著色器對圖像進(jìn)行顯示渲染輸出。根據(jù)當(dāng)前顯示圖像的每個(gè)像素的在圖像中的坐標(biāo)，可以計(jì)算出該像素在虛擬紋理頁表中位置(坐標(biāo)值除以數(shù)據(jù)塊大小)，可以得到該像素的索引值，該索引值記錄了當(dāng)前需要顯示圖層的數(shù)據(jù)塊在物理紋理頁表中的坐標(biāo)。得到物理紋理頁表的坐標(biāo)后，可以通過著色器取得紋理顏色對該像素(即當(dāng)前顯示圖像的每個(gè)像素)著色，這樣就可以在顯示屏幕中圖像顯示窗口上正確顯示當(dāng)前需要顯示圖層的數(shù)據(jù)塊，非當(dāng)前需要顯示圖層的數(shù)據(jù)塊將會(huì)忽略掉，不會(huì)被讀取和顯示。[0057]上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)?！緳?quán)利要求】1.超高分辨率平臺(tái)下的海量影像并行處理顯示方法，其特征在于，包括以下步驟:第一步，對海量影像進(jìn)行多分辨率抽樣，即對原始圖像進(jìn)行逐層抽樣生成具有不同分辨率的多細(xì)節(jié)層次圖層；在所述多細(xì)節(jié)層次圖層中最高分辨率圖層對應(yīng)原始圖像，最低分辨率圖層的像素與顯示屏幕中圖像顯示窗口的像素比例最接近1:1;第二步，對第一步中所述多細(xì)節(jié)層次圖層進(jìn)行分塊處理，即對所述多細(xì)節(jié)層次圖層中每個(gè)分辨率圖層的數(shù)據(jù)按固定大小的網(wǎng)格進(jìn)行劃分，分割成固定大小的數(shù)據(jù)塊；第三步，通過物理紋理頁表和虛擬紋理頁表對當(dāng)前需要顯示的圖層實(shí)現(xiàn)虛擬紋理動(dòng)態(tài)加載，所述當(dāng)前需要顯示的圖層根據(jù)當(dāng)前顯示區(qū)域像素從所述多細(xì)節(jié)層次圖層中選擇出來；第四步，更新物理紋理頁表和虛擬紋理頁表，然后對虛擬紋理頁表尋址找出當(dāng)前數(shù)據(jù)塊在物理紋理頁表中的坐標(biāo)，使用著色器對圖像進(jìn)行顯示渲染輸出；所述當(dāng)前需要顯示圖層的數(shù)據(jù)塊加載后存放在物理紋理頁表中，所述虛擬紋理頁表記錄當(dāng)前需要顯示圖層的數(shù)據(jù)塊與物理紋理頁表中存放的數(shù)據(jù)塊之間的位置對應(yīng)關(guān)系。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海量影像并行處理顯示方法，其特征在于，所述第三步包括以下步驟:Al，根據(jù)當(dāng)前顯示屏幕中圖像顯示窗口的大小，從多細(xì)節(jié)層次圖層中選擇出與當(dāng)前顯示屏幕中圖像顯示窗口像素比例最接近1:1的圖層作為當(dāng)前需要顯示的圖層；當(dāng)前顯示屏幕中圖像顯示窗口與所述當(dāng)前需要顯示的圖層的重疊區(qū)域即為當(dāng)前需要顯示的圖層區(qū)域，所述當(dāng)前需要顯示的圖層區(qū)域中包含的所有數(shù)據(jù)塊判定為當(dāng)前需要顯示圖層的數(shù)據(jù)塊；A2，將當(dāng)前需要顯示圖層的數(shù)據(jù)塊更新到物理紋理頁表中；A3，修改虛擬紋理頁表中當(dāng)前需要顯示圖層的數(shù)據(jù)塊在物理紋理頁表中的索引值，所述索引值指出所述當(dāng)前需要顯示圖層的數(shù)據(jù)塊在物理紋理頁表中的存儲(chǔ)位置。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的海量影像并行處理顯示方法，其特征在于，所述步驟A2中若物理紋理頁表中沒有所述當(dāng)前需要顯示圖層的數(shù)據(jù)塊，則讀取所述當(dāng)前需要顯示圖層的數(shù)據(jù)塊，并替換掉物理紋理頁表中最長時(shí)間沒有使用的數(shù)據(jù)塊。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海量影像并行處理顯示方法，其特征在于，所述第一步多分辨率抽樣過程為:對最高分辨率圖層進(jìn)行抽樣形成一個(gè)低一級(jí)分辨率的圖層；然后對前述低一級(jí)分辨率的圖層再次進(jìn)行抽樣，得到一個(gè)次低一級(jí)分辨率的圖層；被抽樣圖層均為上一次抽樣后所得到的較低次分辨率圖層，如此逐層進(jìn)行，直至被抽樣圖層的像素與顯示屏幕中圖像顯示窗口的像素比例最接近1:1。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海量影像并行處理顯示方法，其特征在于，所述第四步中，通過著色器取得紋理顏色對當(dāng)前顯示圖像的每個(gè)像素著色，從而在顯示屏幕中圖像顯示窗口上正確顯示當(dāng)前需要顯示圖層的數(shù)據(jù)塊，非當(dāng)前需要顯示圖層的數(shù)據(jù)塊不會(huì)被讀取和顯示。6.基于權(quán)利要求2所述海量影像并行處理顯示方法的海量影像并行處理顯示系統(tǒng)，其特征在于包括:海量影像多分辨率抽樣和分塊處理模塊，用于對海量影像進(jìn)行多分辨率抽樣，即對原始圖像進(jìn)行逐層抽樣生成具有不同分辨率的多細(xì)節(jié)層次圖層；并對所述多細(xì)節(jié)層次圖層中每個(gè)分辨率圖層的數(shù)據(jù)按固定大小的網(wǎng)格進(jìn)行分塊處理，分割成固定大小的數(shù)據(jù)塊；虛擬紋理動(dòng)態(tài)加載模塊，用于通過物理紋理頁表和虛擬紋理頁表對當(dāng)前需要顯示的圖層實(shí)現(xiàn)虛擬紋理動(dòng)態(tài)加載；以及CPU+GPU渲染顯示模塊，包括相互連接的CPU和GPU，CPU用于根據(jù)當(dāng)前的顯示需求定位當(dāng)前需要顯示的圖層區(qū)域，把所述當(dāng)前需要顯示的圖層區(qū)域中所有的數(shù)據(jù)塊標(biāo)記為需加載的數(shù)據(jù)塊，啟動(dòng)數(shù)據(jù)加載多線程將標(biāo)記的需加載的數(shù)據(jù)塊調(diào)入物理紋理頁表，并把物理紋理頁表和虛擬紋理頁表更新到GPU中；GPU用于負(fù)責(zé)虛擬紋理頁表尋址，找出當(dāng)前需要顯示圖層的數(shù)據(jù)塊在物理紋理頁表中的坐標(biāo)，并使用著色器對圖像進(jìn)行顯示渲染輸出；所述海量影像多分辨率抽樣和分塊處理模塊、虛擬紋理動(dòng)態(tài)加載模塊及CPU+GPU渲染顯示模塊依次連接。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的海量影像并行處理顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述分塊處理中，分塊大小取2的冪次方。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的海量影像并行處理顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述海量影像并行處理顯示系統(tǒng)還包括與CPU+GPU渲染顯示模塊連接的超高分辨率拼接顯示模塊；所述超高分辨率拼接顯示模塊包括主控制節(jié)點(diǎn)機(jī)、若干子節(jié)點(diǎn)機(jī)以及與子節(jié)點(diǎn)機(jī)相連接的多個(gè)顯示屏，在主控制節(jié)點(diǎn)機(jī)、各子節(jié)點(diǎn)機(jī)上均設(shè)置了海量影像多分辨率抽樣和分塊處理模塊、虛擬紋理動(dòng)態(tài)加載模塊、CPU+GPU渲染顯示模塊，其中主控制節(jié)點(diǎn)機(jī)調(diào)度各個(gè)子節(jié)點(diǎn)機(jī)的渲染和控制，實(shí)現(xiàn)多顯示區(qū)域的劃分和同步管理，子節(jié)點(diǎn)機(jī)在主控制節(jié)點(diǎn)機(jī)的控制下，負(fù)責(zé)多個(gè)顯示屏的渲染顯示。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的海量影像并行處理顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述多分辨率抽樣的抽樣比例為4:1?！疚臋n編號(hào)】G06F3/14GK103995684SQ201410191153【公開日】2014年8月20日申請日期:2014年5月7日優(yōu)先權(quán)日:2014年5月7日【發(fā)明者】孫峻嶺,羅明宇,付燕平,蔡文舉,歸強(qiáng)申請人:廣東粵鐵瀚陽科技有限公司