本文關鍵詞： 圖像重建技術 斑點干涉法 斑點掩膜法 并行計算　出處：《中國科學院大學(中國科學院光電技術研究所)》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【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鏡受大氣湍流的影響無法達到理論成像分辨率,必須使用自適應光學校正或圖像事后處理的方式才能獲取接近望遠鏡衍射極限的高分辨力圖像。目前使用斑點干涉法和斑點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。斑點重建算法計算量大、耗時久,需要使用并發(fā)平臺對程序進行并行加速。斑點重建算法使用計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)標準和并發(fā)平臺。研究了基于多核CPU的太陽圖像斑點重建技術,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的并行標準OpenMP和MPI、基于X86架構的眾核處理器以及基于GPU的并行標準CUDA。對太陽圖像斑點重建算法的斑點干涉法、斑點掩膜法的算法做了詳細的描述。在對高性能并行計算和太陽圖像斑點重建算法論述的基礎上,本文針對一臺配有Intel Xeon E5-2670 v3 CPU和Intel Xeon Phi 7120 MIC的服務器平臺開展太陽圖像的斑點重建算法實現(xiàn)技術研究。在程序優(yōu)化理論的指導下,斑點圖像重建程序串行版本耗時從750秒降低到289秒。為進一步減少耗時,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。與單核運行相比,加速比達到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,可以利用共享內(nèi)存得到更好地加速效果。多核CPU版本的斑點圖像重建程序滿足了觀測中光球層和色球層數(shù)據(jù)處理的需求,為后續(xù)的太陽物理研究打下堅實基礎。
[Abstract]:In this paper , a method of speckle reconstruction based on CPU is used to reconstruct images from 750 seconds to 289 seconds .

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

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本文編號：1521530