Tεχνολογία υπολογιστικού πλέγματος για επεξεργασία...
Από RemoteSensing Wiki
Τίτλος: Tεχνολογία υπολογιστικού πλέγματος για επεξεργασία δορυφορικών εικόνων
Πρωτότυπος τίτλος: Grid services for satellite image processing
Συγγραφείς: Dana Petcu
Δημοσιεύθηκε: February 2007
Πηγή: https://cutt.ly/NScgZui
1. Εισαγωγή
O βασικός λόγος για τη χρήση υπολογιστικού πλέγματος στην επεξεργασία δορυφορικών εικόνων είναι ότι η απαιτούμενη υπολογιστική ισχύς και η κοινή χρήση δεδομένων δεν είναι συνήθως στη διάθεση του χρήστη τοπικά. Στο άρθρο αναλύονται δύο σχετικά με αυτό σενάρια:
- η επεξεργασία εικόνων στον ίδιο χώρο που βρίσκονται τα δεδομένων με τη χρήση τυπικών εργαλείων από ένα απομακρυσμένο σύστημα
- και η επεξεργασία εικόνων με απομακρυσμένη πρόσβαση σε εγκαταστάσεις παράλληλων συστημάτων.
Σχεδιάστηκαν δύο υπηρεσίες πλέγματος ως πιθανές λύσεις που βασίζονται σε συνδυασμό υφιστάμενων τεχνολογιών πλέγματος και εργαλείων επεξεργασίας εικόνων γενικής χρήσης. Οι δοκιμές αναφέρονται στην εύρεση αλλαγών της κοίτης ενός ποταμού και στην ταξινόμηση εικόνων με χρήση δέντρων απόφασης, όπως επίσης στην επιτάχυνσή των παραπάνω διαδικασιών με χρήση παράλληλων υπολογιστών.
2. Σενάριο 1ο
Στο σενάριο αυτό ο χρήστης αναμένεται να προβεί σε επεξεργασία δορυφορικών εικόνων έχοντας στη διάθεσή του περιορισμένους πόρους (0.5–1 Gb RAM, 1–2.5 GHz, 80–200 Gb) και δεν κατέχει άδεια για εμπορικό πρόγραμμα επεξεργασίας εικόνων. Έχει όμως πρόσβαση σε μία πλατφόρμα απομακρυσμένου συστήματος υπολογιστών όπου βρίσκεται κατανεμημένα αποθηκευμένη πληθώρα δορυφορικών εικόνων. Ο χρήστης μπαίνει στο γραφικό περιβάλλον της πλατφόρμας, επιλέγει τις επιθυμητές εικόνες και αιτείται την επεξεργασία που θέλει. Οι εντολές αυτές περνούνε στο πλέγμα και φτάνουν στο κέντρο αποθήκευσης και υπολογισμών, το οποίο σε αυτό το σενάριο είναι ενιαίο. Εκεί γίνεται η επεξεργασία από ένα σύστημα και παράγονται οι τελικές εικόνες, οι οποίες έπειτα επιστρέφουν στον χρήστη. Παρακάτω φαίνονται το πρότυπο γραφικού περιβάλλοντος και οι επεξεργασίες που πραγματοποιήθηκαν:
3. Σενάριο 2ο
Στο δεύτερο σενάριο ισχύουν οι γενικές προϋποθέσεις του πρώτου αλλά αυτή τη φορά η επεξεργασία απαιτεί περισσότερους υπολογιστικούς πόρους, οι οποίοι δεν είναι διαθέσιμοι ούτε τοπικά στον χρήστη αλλά ούτε και σε μόνο ένα απομακρυσμένο σύστημα. Πρέπει δηλαδή να γίνει χρήση πόρων συνδυαστικά από πολλά απομακρυσμένα συστήματα. Έτσι το πλέγμα αποκτά μια διαφορετική δομή όπου οι υπολογιστικές και οι αποθηκευτικές εργασίες γίνονται σε διαφορετικούς κόμβους. Αυτό δίνει την δυνατότητα στους υπολογιστικούς πόρους, που σχηματίζουν μια συστοιχία, να έχουν γρηγορότερη πρόσβαση στις εικόνες και το κάθε μέλος της συστοιχίας να κάνει επεξεργασία σε συγκεκριμένο κομμάτι της επιλεγμένης εικόνας. Κάθε φορά ένα στοιχείο της συστοιχίας είναι επικεφαλής και υπεύθυνο για τον συντονισμό των εργασιών. Τελικά το επικεφαλής στοιχείο συλλέγει όλες τις μερικές επεξεργασίες, δημιουργεί την τελική επεξεργασμένη εικόνα και παρουσιάζει στον χρήστη το τελικό αποτέλεσμα. Στον πίνακα (Πίνακας 1) παρουσιάζονται οι διαφορετικοί χρόνοι στους οποίους πραγματοποιήθηκε μια επεξεργασία σε σχέση με την υπολογιστική δύναμη που χρησιμοποιήθηκε.
4. Σύνοψη
Παρά τις πολυάριθμες πρωτοβουλίες για την εφαρμογή τεχνολογιών υπολογιστικού πλέγματος στην τηλεπισκόπηση, η ανάπτυξη των προτεινόμενων λύσεων σε μεγάλη κλίμακα δεν είναι ακόμη διαδεδομένη. Στην παρούσα εργασία γίνεται μια προσπάθεια να αποδειχθεί ότι οι εφαρμογές τηλεπισκόπησης μπορεί να πραγματοποιηθούν με τη χρήση ελεύθερα κατανεμημένων εργαλείων με ικανοποιητικά αποτελέσματα. Για να επιτευχθεί ο στόχος του ένας πιο μεγαλεπήβολος στόχος πρέπει να ακολουθηθούν πολλά βήματα που περιλαμβάνουν ανάπτυξη πολλών σεναρίων (scripts) ώστε να βρεθούν τα πλέον αποδοτικά, ανάπτυξη νέου κώδικα για κάθε διαθέσιμη επεξεργασία (classification κτλ), όπως και η διαχείριση του όγκου δεδομένων. Ένα πλήρες λειτουργικό on-line σύστημα που λειτουργεί με εικόνες MODIS αναμένεται να εμφανιστεί το πολύ σε δύο χρόνια.
