本文關(guān)鍵詞： 圖像重建技術(shù) 斑點(diǎn)干涉法 斑點(diǎn)掩膜法 并行計(jì)算　出處：《中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：太陽是地球能量的主要來源,利用大口徑天文望遠(yuǎn)鏡觀察太陽活動區(qū)變化是人類了解太陽、降低太陽活動對人類影響最直接的手段之一。地基大口徑太陽望遠(yuǎn)鏡受大氣湍流的影響無法達(dá)到理論成像分辨率,必須使用自適應(yīng)光學(xué)校正或圖像事后處理的方式才能獲取接近望遠(yuǎn)鏡衍射極限的高分辨力圖像。目前使用斑點(diǎn)干涉法和斑點(diǎn)掩膜法從頻率域重建圖像是天文圖像重建中廣泛使用的算法。斑點(diǎn)重建算法計(jì)算量大、耗時久,需要使用并發(fā)平臺對程序進(jìn)行并行加速。斑點(diǎn)重建算法使用計(jì)算效率低的編程語言如:IDL、Matlab無法大規(guī)模重建。Matlab重建一張1280×1280像素的圖像需要十幾個小時。使用高效的編程語言和好的并發(fā)平臺加速斑點(diǎn)圖像重建算法非常有必要。本文對比了目前常見的并發(fā)標(biāo)準(zhǔn)和并發(fā)平臺。研究了基于多核CPU的太陽圖像斑點(diǎn)重建技術(shù),針對程序的不同步驟提出合理的并行方案和優(yōu)化方案。本文介紹了基于CPU的并行標(biāo)準(zhǔn)OpenMP和MPI、基于X86架構(gòu)的眾核處理器以及基于GPU的并行標(biāo)準(zhǔn)CUDA。對太陽圖像斑點(diǎn)重建算法的斑點(diǎn)干涉法、斑點(diǎn)掩膜法的算法做了詳細(xì)的描述。在對高性能并行計(jì)算和太陽圖像斑點(diǎn)重建算法論述的基礎(chǔ)上,本文針對一臺配有Intel Xeon E5-2670 v3 CPU和Intel Xeon Phi 7120 MIC的服務(wù)器平臺開展太陽圖像的斑點(diǎn)重建算法實(shí)現(xiàn)技術(shù)研究。在程序優(yōu)化理論的指導(dǎo)下,斑點(diǎn)圖像重建程序串行版本耗時從750秒降低到289秒。為進(jìn)一步減少耗時,在對比了主流的并發(fā)軟件和并發(fā)平臺后,選用了OpenMP作為并發(fā)軟件,多核CPU作為并發(fā)平臺。優(yōu)化后的并行程序用12核在30秒內(nèi)完成一張1280×1280像素圖像的重建。與單核運(yùn)行相比,加速比達(dá)到9.66,并行效率為80%。使用OpenMP作為并發(fā)軟件相對MPI不需要控制節(jié)點(diǎn),可以利用共享內(nèi)存得到更好地加速效果。多核CPU版本的斑點(diǎn)圖像重建程序滿足了觀測中光球?qū)雍蜕驅(qū)訑?shù)據(jù)處理的需求,為后續(xù)的太陽物理研究打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
[Abstract]:In this paper , a method of speckle reconstruction based on CPU is used to reconstruct images from 750 seconds to 289 seconds .

【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：P182.2

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