[發(fā)明專利]基于CPU/GPU協(xié)同處理的遙感數(shù)據(jù)快速入庫方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710330476.5
• 申請(qǐng)日: 2017-05-11
• 公開（公告）號(hào): CN107170017A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃杰;朱豐煒;萬健;賈剛勇;司華友
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T9/00
• 分類號(hào): G06T9/00;G06F17/30;G06T1/20
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙)33240
• 代理人: 杜軍

1.基于CPU/GPU協(xié)同處理的遙感數(shù)據(jù)快速入庫方法，其特征在于采用配置有主機(jī)端和設(shè)備端的多機(jī)系統(tǒng)，主機(jī)端和設(shè)備端均需配置有多核中央處理器CPU和圖形處理器GPU；

在該系統(tǒng)中，主機(jī)端和設(shè)備端以一個(gè)CPU核為控制核，其他CPU核為計(jì)算核，其中控制核主要負(fù)責(zé)主機(jī)端和設(shè)備端之間的數(shù)據(jù)傳輸、CPU和GPU之間的數(shù)據(jù)傳輸、核函數(shù)執(zhí)行參數(shù)配置、核函數(shù)啟動(dòng)等工作。而計(jì)算核主要參與數(shù)據(jù)入庫中計(jì)算密集的部分。設(shè)備端的計(jì)算核主要是用來處理遙感影像入庫中的影像金字塔構(gòu)建(主要包括分配內(nèi)存、拷貝數(shù)據(jù))和影像預(yù)處理步驟。主機(jī)端的計(jì)算核則用來參與影像數(shù)據(jù)壓縮步驟(主要包括影像壓縮預(yù)處理、tier-1算法、tier-2算法)。

圖形處理器GPU主要負(fù)責(zé)程序中并行計(jì)算密集的部分。其中設(shè)備端的GPU負(fù)責(zé)對(duì)影像數(shù)據(jù)進(jìn)行重采樣(影像金字塔構(gòu)建核心部分)，主機(jī)端的GPU參與影像數(shù)據(jù)壓縮步驟(主要包括小波變換、tier-1算法)。

具體采用以下步驟方法：

步驟a)主機(jī)端和設(shè)備端分別調(diào)用各自CPU的控制核分配內(nèi)存緩存空間；

步驟b)設(shè)備端接收待入庫的遙感影像數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)部分或者全部存放在預(yù)先分配好的內(nèi)存中；

步驟c)設(shè)備端調(diào)用CPU的計(jì)算核對(duì)待入庫的影像進(jìn)行預(yù)處理；

步驟d)設(shè)備端調(diào)用GPU構(gòu)建影像金字塔；

步驟e)設(shè)備端調(diào)用CPU的控制核把構(gòu)建完成的影像金字塔數(shù)據(jù)從設(shè)備端發(fā)送到主機(jī)端；

步驟f)主機(jī)端協(xié)同調(diào)用GPU和CPU的計(jì)算核對(duì)影像金字塔數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮；

步驟g)主機(jī)端調(diào)用CPU的控制核將壓縮后的影像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)入庫。

2.如權(quán)利要求1所述的基于CPU/GPU協(xié)同處理的遙感數(shù)據(jù)快速入庫方法，其特征在于步驟c)影像預(yù)處理包括投影變換、坐標(biāo)變換、勻光、色彩均勻化等操作。

3.如權(quán)利要求1所述的基于CPU/GPU協(xié)同處理的遙感數(shù)據(jù)快速入庫方法，其特征在于步驟d)設(shè)備端調(diào)用GPU構(gòu)建影像金字塔，具體如下：

1)設(shè)備端調(diào)用CPU的控制核將預(yù)處理后的影像數(shù)據(jù)從內(nèi)存拷貝到CUDA全局存儲(chǔ)器中；

2)設(shè)備端調(diào)用CPU的計(jì)算核對(duì)影像數(shù)據(jù)的樣本容量進(jìn)行計(jì)算，并分配內(nèi)存；

3)設(shè)備端調(diào)用GPU對(duì)預(yù)處理后的影像進(jìn)行分塊，并獲取與影像塊相應(yīng)的計(jì)算線程；

4)設(shè)備端調(diào)用GPU對(duì)分塊后的影像像元進(jìn)行重采樣。

4.如權(quán)利要求3所述的基于CPU/GPU協(xié)同處理的遙感數(shù)據(jù)快速入庫方法，其特征在于設(shè)備端調(diào)用GPU對(duì)像元進(jìn)行重采樣，具體如下：

首先把分塊后的影像作為金字塔模型的底層，即第0層；在第0層的基礎(chǔ)上，對(duì)第0層金字塔影像的n個(gè)像元合并為1個(gè)，將分辨率降低得到1級(jí)影像，即第1層；對(duì)1級(jí)影像依次進(jìn)行步驟3)重新分塊和步驟4)重采樣處理，得到2級(jí)影像，逐級(jí)運(yùn)算直到所需級(jí)別的金字塔為止。

5.如權(quán)利要求1所述的基于CPU/GPU協(xié)同處理的遙感數(shù)據(jù)快速入庫方法，其特征在于步驟f)主機(jī)端協(xié)同調(diào)用GPU和CPU的計(jì)算核對(duì)影像金字塔數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，具體如下：

1)主機(jī)端調(diào)用CPU的計(jì)算核對(duì)影像金字塔進(jìn)行壓縮的第一步處理，即影像數(shù)據(jù)分割、直流電平位移和彩色分量變換，得到第一處理結(jié)果；

2)主機(jī)端調(diào)用GPU，采用一個(gè)線程塊處理一幅影像，多個(gè)線程塊處理多幅影像的方法對(duì)第一處理結(jié)果進(jìn)行小波變換及量化處理，得到第二處理結(jié)果；

3)定義一個(gè)3位二進(jìn)制數(shù)ABC，其中A表示GPU的工作狀態(tài)，1為繁忙，0為空閑；同理B表示CPU的工作狀態(tài)，C表示影像分辨率是否高于預(yù)設(shè)的分辨率閾值，1表示是，0表示否；然后令S＝(！A)||B&C；若S＝1則主機(jī)端調(diào)用GPU對(duì)第二處理結(jié)果進(jìn)行JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)中定義的tier-1算法處理，得到第三處理結(jié)果；否則，主機(jī)端繼續(xù)控制CPU的計(jì)算核對(duì)第二處理結(jié)果進(jìn)行tier-1算法處理，得到第三處理結(jié)果；

4)主機(jī)端調(diào)用CPU的計(jì)算核，采用一個(gè)CPU核處理一幅影像，多個(gè)CPU核處理多幅影像的方式對(duì)第三處理結(jié)果進(jìn)行tier-2算法處理得到壓縮后的影像數(shù)據(jù)。