Hausdorff距離多核并行技術(shù)及其應(yīng)用研究

發(fā)布時(shí)間：2020-05-09 02:22

【摘要】： Hausdorff距離是匹配點(diǎn)特征的一種重要方法,在圖像處理、天文、數(shù)學(xué)、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、醫(yī)學(xué)、經(jīng)濟(jì)預(yù)測(cè)等眾多領(lǐng)域中有重要應(yīng)用,特別是在圖像處理的匹配識(shí)別中應(yīng)用十分廣泛。傳統(tǒng)的Hausdorff距離算法計(jì)算復(fù)雜度高,計(jì)算效率低,因此提高算法效率有十分重要的。另一方面,多核計(jì)算技術(shù)是當(dāng)前計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),它使計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力顯著提升,將成為一種廣泛普及的計(jì)算模式。然而,要真正地凸顯多核處理器的優(yōu)勢(shì),軟件的發(fā)展必須緊跟硬件的步伐,如何開發(fā)與多核相適應(yīng)的軟件日益成為計(jì)算機(jī)技術(shù)研究的熱點(diǎn)。本文根據(jù)當(dāng)前計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì),圍繞著Hausdorff距離算法并行化展開研究,旨在尋求多核平臺(tái)上高效簡(jiǎn)捷的并行化支持方案。本文首先對(duì)多核體系結(jié)構(gòu)、常用開發(fā)環(huán)境和適用軟件工具進(jìn)行比較分析,探討適合于發(fā)揮多核性能的編程技術(shù)和解決方案;在詳細(xì)剖析Hausdorff距離算法的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行了一定的改進(jìn),設(shè)計(jì)了基于多核架構(gòu)的并行算法,并成功應(yīng)用于側(cè)視圖像中建筑物目標(biāo)的匹配識(shí)別系統(tǒng),同時(shí)能夠適用于印刷板檢測(cè)系統(tǒng);接下來使用OpenMP共享存儲(chǔ)編程,結(jié)合Intel VTune Performance Analyzer、Intel Thread Checker和Intel C++ Compiler等工具和解決方案測(cè)試其性能,根據(jù)代碼在多核架構(gòu)上的性能表現(xiàn)做出相應(yīng)的調(diào)整,并從代碼并行化和編譯器優(yōu)化兩方面進(jìn)行優(yōu)化;最后根據(jù)Amdahl定律和Gustafson定律做出擴(kuò)展性分析和客觀性能評(píng)價(jià)。本文研究的特色與創(chuàng)新一是將Hausdorff距離算法由傳統(tǒng)的串行運(yùn)算改造為IA多核架構(gòu)上的高性能多核并行算法,并成功地應(yīng)用于側(cè)視建筑物識(shí)別定位系統(tǒng)和印刷板檢測(cè)系統(tǒng)。二是采用嶄新技術(shù)和解決方案進(jìn)行并行代碼的性能分析,實(shí)現(xiàn)計(jì)算軟件的算法并行優(yōu)化、編譯優(yōu)化,提高其運(yùn)算效率和適應(yīng)硬件發(fā)展的可擴(kuò)展性。本文采用的技術(shù)路線和方法帶有普遍性,可以推廣到其它圖像處理函數(shù)的并行化改造。
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