[發(fā)明專利]一種基于GPU的豐度估計算法的并行實現(xiàn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710898675.6
• 申請日: 2017-09-28
• 公開（公告）號: CN107644393B
• 公開（公告）日: 2020-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋梅萍;于純妍;武平;張建祎
• 申請（專利權(quán)）人: 大連海事大學(xué)
• 主分類號: G06T1/20
• 分類號: G06T1/20
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 王丹;李洪福

本發(fā)明公開了一種基于GPU的豐度估計算法的并行實現(xiàn)方法，包括：1、將高光譜混合像元數(shù)據(jù)H存儲至GPU端；2、獲取端元向量m_i，并將所獲取的端元向量m_i逐一分配至CPU端的p個并行線程上；3、獲得端元向量m_i其所對應(yīng)的正交于向量空間[m₁,m₂,...,m_i?1]的向量4、獲得端元集M所對應(yīng)的正交基并計算對應(yīng)的內(nèi)積值；5、計算像元的光譜向量r在方向上的投影；6、計算各端元m_p對應(yīng)的豐度結(jié)果α_p，并存儲至GPU端。本發(fā)明通過GPU并行處理的核函數(shù)計算豐度值，且該并行機制比在傳統(tǒng)CPU串行機制上運行快得多，大大提高了實時豐度估計的運行效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，具體為涉及一種面向高光譜圖像的豐度值估計方法的GPU并行處理方法，以提高實時高光譜豐度的快速計算。

背景技術(shù)

高光譜遙感技術(shù)旨在以數(shù)十個到數(shù)百個連續(xù)的精細光譜波段獲取地物信息，目前已被廣泛地應(yīng)用于環(huán)境、國防、農(nóng)業(yè)以及深空等眾多領(lǐng)域。豐度估計作為高光譜技術(shù)中最重要的主題之一，其目的是在端元提取完成之后，獲得相應(yīng)端元在每一個混合像元中所占的對應(yīng)百分比(即豐度值)。傳統(tǒng)算法(如最小二乘誤差和正交子空間投影)的實現(xiàn)通常涉及大量矩陣求逆和乘法運算過程，使得其在軟件運行上較慢，并且在硬件上也難以實現(xiàn)，因此不適用于對實時需求高的應(yīng)用領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對以上問題的提出，而研制一種基于GPU的豐度估計算法的并行實現(xiàn)方法。

本發(fā)明的技術(shù)手段如下：

一種基于GPU的豐度估計算法的并行實現(xiàn)方法，包括如下步驟：

步驟1、將高光譜混合像元數(shù)據(jù)H存儲至GPU端，所述高光譜數(shù)據(jù)表示為H＝{B₁,B₂,,…B_i,…B_l,}，其中B_i＝(r₁^l,r₂^l,…r_N^l)^T，N為像元數(shù)目，l為波段數(shù)目，r為高光譜數(shù)據(jù)中的高光譜影像中某個混合像元的光譜向量；

步驟2、自所述高光譜數(shù)據(jù)中的端元集M中獲取每一個端元所對應(yīng)的端元向量m_i同時將第i個端元m_i置于端元集M的最后位置，即端元集并基于CPU端的openMp機制，將所獲取的端元向量m_i逐一分配至CPU端的p個并行線程上；

步驟3、基于p個并行線程，對端元向量m_i進行施密特正交化處理以獲得端元向量m_i其所對應(yīng)的正交于向量空間[m₁,m₂,…,m_i-1]的向量即

步驟4、獲得端元集M所對應(yīng)的正交基并計算對應(yīng)的內(nèi)積值即計算

步驟5、計算像元的光譜向量r在方向上的投影即計算以獲取每個端元所對應(yīng)的投影數(shù)據(jù)并存儲至CPU端保存；

步驟6、計算各端元m_p對應(yīng)的豐度結(jié)果α_p，并存儲至GPU端。

進一步的，所述步驟1包括：

步驟11、依次讀取高光譜混合像元數(shù)據(jù)H中第i個波段的所有像元并存儲至GPU端，其中1<＝i<＝l；

步驟12、依次讀取第i個端元m_i的所有波段值并存儲至GPU端，其中1<＝i<＝p。

進一步的，所述步驟3包括：