CN110379005B - 一种基于虚拟资源管理的三维重建方法 - Google Patents

一种基于虚拟资源管理的三维重建方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于虚拟资源管理的三维重建方法，通过虚拟资源池在单台计算机上可以虚拟多个计算节点，进行倾斜实景三维模型重建。优点是：该方法通过将每台计算机的硬件资源虚拟为一个资源池实现了硬件与资源的分离，进而可以在一台计算机上虚拟出多个计算节点，根据计算进程，动态的给每个计算节点分配资源，最大化的利用了计算机的硬件资源，提高了每一台计算机的利用率，在不影响建模效果的前提下同时提高了单台计算机的建模效率。

Description

一种基于虚拟资源管理的三维重建方法
技术领域
本发明涉及三维建模领域，尤其涉及一种基于虚拟资源管理的三维重建方法。
背景技术
随着倾斜摄影获取影像信息越来越普遍，目前市场上各种三维实景建模软件也越来越多，其主要的处理流程为：第一，在倾斜实景建模软件里加载好影像，设置好建模参数，提交建模任务。第二，设置好局域网里每台计算机上的节点工作路径，设置好主节点工作路径，两者路径保持一致。第三，倾斜实景建模软件会自动读取局域网里可用的机器节点。第四，每台机器节点自动处理相应的任务。第五，输出处理成果。现有的基于局域网多台计算机的三维建模方法还有相当多的缺点，具体有：1、每台计算机只能做一个节点，造成硬件资源不能充分的被利用起来空闲较多；2、需要多节点计算，就需要多台计算机，提高了计算机购买总费用，且后期多台机器的功耗也加大了处理成本。因此亟需一种三维建模方法，解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于虚拟资源管理的三维重建方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种基于虚拟资源管理的三维重建方法，包括如下步骤，
S1、在倾斜实景建模软件中加载影像、设置建模参数并提交建模任务；
S2、在各台计算机上启动节点程序；每次启用节点程序时，通过添加不同的数字形式以区分虚拟节点；
S3、将各个计算机的硬件资源分别虚拟为一个资源池，实现硬件与资源的分离，以在各台计算机中分别虚拟出多个计算节点；
S4、在各个计算机中均设置节点访问权限和工作路径，自动读取各计算机上的各个节点；
S5、进行多节点建模任务，在多节点建模任务进行的过程中，各计算机将硬件资源动态的分布给其自身包含的节点，并根据每个节点的计算任务计算其所需的资源，将硬件CPU以及GPU实时动态的进行分布给每一个节点；
S6、当各个计算机分配的任务均被其所包含的节点完成后，输出三维模型成果。
优选的，所述多节点建模任务具体包括空中三角测量、点云构建、素模构建以及纹理自动映射。
优选的，步骤S4具体为，当一个节点对其所在计算机中对CPU计算资源占用率较高时，计算机将自动把GPU计算资源分配给其所包含的其他节点。
本发明的有益效果是：本发明通过将每台计算机的硬件资源虚拟为一个资源池实现了硬件与资源的分离，进而可以在一台计算机上虚拟出多个计算节点，根据计算进程，动态的给每个计算节点分配资源，最大化的利用了计算机的硬件资源，提高了每一台计算机的利用率，在不影响建模效果的前提下同时提高了单台计算机的建模效率。
附图说明
图1是本发明实施例中三维重建方法的原理示意图；
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明提供了一种基于虚拟资源管理的三维重建方法，包括如下步骤，
S1、在倾斜实景建模软件中加载影像、设置建模参数并提交建模任务；
S2、在各台计算机上启动节点程序；每次启用节点程序时，通过添加不同的数字形式以区分虚拟节点；
S3、将各个计算机的硬件资源分别虚拟为一个资源池，实现硬件与资源的分离，以在各台计算机中分别虚拟出多个计算节点；
S4、在各个计算机中均设置节点访问权限和工作路径，自动读取各计算机上的各个节点；
S5、进行多节点建模任务，在多节点建模任务进行的过程中，各计算机将硬件资源动态的分布给其自身包含的节点，并根据每个节点的计算任务计算其所需的资源，将硬件CPU以及GPU实时动态的进行分布给每一个节点；
S6、当各个计算机分配的任务均被其所包含的节点完成后，输出三维模型成果。
本实施例中，所述计算机处于同一个局域网中，在局域网中的每台计算机都可以将硬件资源虚拟为一个资源池实现资源与硬件分离，从而使得局域网中的每台计算机可以虚拟出多个计算节点，设置好节点访问权限及工作路径，主界面就可自动读出每台计算机上的多个节点。
本实施例中，所述多节点建模任务具体包括空中三角测量、点云构建、素模构建以及纹理自动映射。
本实施例中，所述空中三角测量为空中三角测量是立体摄影测量中，根据少量的野外控制点，在室内进行控制点加密，求得加密点的高程和平面位置的测量方法。其主要目的是为缺少野外控制点的地区测图提供绝对定向的控制点。空中三角测量一般分为两种：模拟空中三角测量即光学机械法空中三角测量；解析空中三角测量即俗称的电算加密。模拟空中三角测量是在全能型立体测量仪器(如多倍仪)上进行的空中三角测量。它是在仪器上恢复与摄影时相似或相应的航线立体模型，根据测图需要选定加密点，并测定其高程和平面位置。
航空摄影测量中利用像片内在的几何特性，在室内加密控制点的方法。即利用连续摄取的具有一定重叠的航摄像片,依据少量野外控制点，以摄影测量方法建立同实地相应的航线模型或区域网模型(光学的或数字的)，从而获取加密点的平面坐标和高程。主要用于测地形图。
本实施例中，点云构建是基于空中三角测量结果进行的地形地物特征点的提取。在逆向工程中通过测量仪器得到的产品外观表面的点数据集合也称之为点云，通常使用三维坐标测量机所得到的点数量比较少，点与点的间距也比较大，叫稀疏点云；而使用三维激光扫描仪或照相式扫描仪得到的点云，点数量比较大并且比较密集，叫密集点云。点云是在和目标表面特性的海量点集合。
根据激光测量原理得到的点云，包括三维坐标(XYZ)和激光反射强度(Intensity)。
根据摄影测量原理得到的点云，包括三维坐标(XYZ)和颜色信息(RGB)。
结合激光测量和摄影测量原理得到点云，包括三维坐标(XYZ)、激光反射强度(Intensity)和颜色信息(RGB)。
在获取物体表面每个采样点的空间坐标后，得到的是一个点的集合，称之为“点云”(Point Cloud)。点云的格式：*.pts；*.asc；*.dat；*.stl；*.imw；*.xyz。
本实施例中，所述素模构建指的是点云构成三角形的网，大量的点云构成密集的三角形网格的过程。
本实施例中，所述纹理映射指的是在构成的三角面上自动的进行贴图的过程。
本实施例中，步骤S4具体为，当一个节点对其所在计算机中对CPU计算资源占用率较高时，计算机将自动把GPU计算资源分配给其所包含的其他节点。通过这样动态分布计算资源，始终保证CPU、GPU计算资源在任何时间都能得到充分的利用。
本实施例中，该方法通过虚拟资源池在单台计算机上虚拟多个计算节点，进行倾斜实景三维模型重建；该方法通过将每台计算机的硬件资源虚拟为一个资源池实现了硬件与资源的分离，进而可以在一台计算机上虚拟出多个计算节点，根据计算进程，动态的给每个计算节点分配资源，最大化的利用了计算机的硬件资源，提高了每一台计算机的利用率，在不影响建模效果的前提下同时提高了单台计算机的建模效率。
本实施例中，本发明提出的方法与现有的建模技术相比，具有如下优势：
1、一台64G内存，16核的计算机可以虚拟出两个计算节点，计算效率和之前两台一台64G内存，16核的计算机的效率一样，由此得出目前通过虚拟技术虚拟两个节点，每台计算机的计算效率是之前的单台计算机计算效率的2倍，对于一些硬件配置较高的计算可以虚拟的节点数为3个、4个，这样的计算效率会是单台不采用虚拟节点技术计算效率的3-4倍；这样就可以大大提高单台计算机的建模效率。
2、第二，通过虚拟节点技术使得一台计算机的算力与之前多台计算机的算力相当，可以减少计算计算机硬件资源的总投入，硬件资源的投入可以在原来投入的基础缩减30％-40％，另外后期的硬件维护及耗费电量也可以缩减原来的40％-60％，从而大大减少硬件资源和后期日常开支。
通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：
本发明提供了一种基于虚拟资源管理的三维重建方法，通过将每台计算机的硬件资源虚拟为一个资源池实现了硬件与资源的分离，进而可以在一台计算机上虚拟出多个计算节点，根据计算进程，动态的给每个计算节点分配资源，最大化的利用了计算机的硬件资源，提高了每一台计算机的利用率，在不影响建模效果的前提下同时提高了单台计算机的建模效率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于虚拟资源管理的三维重建方法，其特征在于：包括如下步骤，
S1、在倾斜实景建模软件中加载影像、设置建模参数并提交建模任务；
S2、在同一局域网中的各台计算机上启动节点程序；每次启用节点程序时，通过添加不同的数字形式以区分虚拟节点；
S3、将各个计算机的硬件资源分别虚拟为一个资源池，实现硬件与资源的分离，以在各台计算机中分别虚拟出多个计算节点，通过虚拟资源池在单台计算机上虚拟多个计算节点，进行倾斜实景三维模型重建；
S4、在各个计算机中均设置节点访问权限和工作路径，自动读取各计算机上的各个节点，通过将每台计算机的硬件资源虚拟为一个资源池实现硬件与资源的分离，进而在一台计算机上虚拟出多个计算节点，根据计算进程，动态地给每个计算节点分配资源；
当一个节点对其所在计算机中对CPU计算资源占用率较高时，计算机将自动把GPU计算资源分配给其所包含的其他节点，始终保证CPU、GPU计算资源在任何时间都能得到充分的利用；
S5、进行多节点建模任务，在多节点建模任务进行的过程中，各计算机将硬件资源动态分布给其自身包含的节点，并根据每个节点的计算任务计算其所需的资源，将硬件CPU以及GPU实时动态分布给每一个节点；其中，所述多节点建模任务包括空中三角测量、点云构建、素模构建以及纹理自动映射，所述空中三角测量指的是在立体摄影测量中，利用连续摄取的具有一定重叠的航摄像片，根据少量的野外控制点，在室内进行控制点加密，求得加密点的高程和平面位置，所述点云构建指的是基于所述空中三角测量的结果进行地形地物特征点提取，所述素模构建指的是所述点云构建所构建的点云构成三角形的网的过程，所述纹理自动映射指的是在构成所述三角形的网的过程中所构成的三角面上自动进行贴图的过程；所述空中三角测量包括模拟空中三角测量和解析空中三角测量；所述点云包括三维坐标、激光反射强度和颜色信息；
S6、当各个计算机分配的任务均被其所包含的节点完成后，输出三维模型成果。
2.根据权利要求1所述的基于虚拟资源管理的三维重建方法，其特征在于：所述点云包括三维坐标和激光反射强度。
3.根据权利要求1所述的基于虚拟资源管理的三维重建方法，其特征在于：所述点云包括三维坐标和颜色信息。
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