[發明專利]面向遙感圖像處理算法的快速并行化編程模板方法

有效

• 申請號: 201010140761.9
• 申請日: 2010-04-07
• 公開（公告）號: CN101799762A
• 公開（公告）日: 2010-08-11
• 發明（設計）人: 馬艷;劉定生;李景山;趙靈軍;劉鵬;王妍穎
• 申請（專利權）人: 中國科學院對地觀測與數字地球科學中心
• 主分類號: G06F9/44
• 分類號: G06F9/44;G01S7/48
• 代理公司: 北京紐樂康知識產權代理事務所 11210
• 代理人: 田磊

1.一種面向遙感圖像處理算法的快速并行化編程模板方法，其特征在于：包括以下步驟：

1）提取遙感圖像并行處理模型，根據計算與數據的局部相關性，如局部相關、波段間相關或全局相關，則分析重復計算特性并進行算法分類，在算法分類的基礎上，為每類算法歸納并定義出公共的并行遙感圖像處理算法流程、結點間數據通信和交互方式，并為其設計通用的數據/任務劃分策略和節點間動態調度策略，最終提煉出相應的遙感圖像并行處理模型，在最終提煉出相應的遙感圖像并行處理模型中，其數據/任務劃分策略在結點間數據劃分的基礎上，針對多核架構進行二次劃分，充分利用多核并行性；在并行遙感圖像處理算法流程上，采用基于并行文件系統的消息傳遞接口MPI-IO并行接口提高I/O性能，并充分利用I/O預取策略調整并行流程，使并行I/O和計算充分重疊，對模型進行優化；

2）構建快速并行化編程模板庫，首先，使用軟件設計模式對上述遙感圖像并行處理模型進行接口抽象設計，每個遙感圖像并行處理模型被抽象為一個并行編程模板類，而模型中并行遙感圖像處理算法流程的各個基本并行處理步驟被抽象為并行編程模板類中相應的函數接口，并行處理流程被映射為并行編程模板類中多個函數接口的調用流程和邏輯，并被固化到并行編程模板類的主函數操作接口中；其次，利用MPI和Pthread多線程技術對并行編程模板類中的各個操作接口進行并行實現，其中MPI實現多計算結點間的并行計算和通信，Pthread多線程實現計算結點內的多核并行處理；最后，將并行編程模板類封裝成快速并行化編程模板庫，對其進行可擴展設計，使其具有開放架構，其中設計一個并行編程模板類的父類，擴展該父類可派生出多個并行化編程模板類，并對并行程序中的所有基本參數和私有參數進行管理；

3）繼承并行化編程模板類，利用類繼承的編程思想，在用戶處理程序中繼承上述快速并行化編程模板庫中指定的并行編程模板類，便可自動加載該并行編程模板類所實現的并行處理模型，即加載遙感圖像并行處理流程、數據/任務劃分策略、數據通信模式、負載調度策略，隨后在用戶程序中載入串行處理算法模塊，經過編譯可自動將串行程序轉化為并行目標程序，運行該并行目標程序，即可將這些算法模塊自動分配到多個計算結點以及結點內的多核處理器上并發地執行，并進行自動數據/任務劃分、自動數據通信交互、自動負載調度，從而實現遙感圖像處理算法的快速并行化。