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(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所)》2017年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：太陽(yáng)是地球能量的主要來(lái)源,利用大口徑天文望遠(yuǎn)鏡觀察太陽(yáng)活動(dòng)區(qū)變化是人類(lèi)了解太陽(yáng)、降低太陽(yáng)活動(dòng)對(duì)人類(lèi)影響最直接的手段之一。地基大口徑太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡受大氣湍流的影響無(wú)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(shí)久,需要使用并發(fā)平臺(tái)對(duì)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(yǔ)言如:IDL、Matlab無(wú)法大規(guī)模重建。Matlab重建一張1280×1280像素的圖像需要十幾個(gè)小時(shí)。使用高效的編程語(yǔ)言和好的并發(fā)平臺(tái)加速斑點(diǎn)圖像重建算法非常有必要。本文對(duì)比了目前常見(jiàn)的并發(fā)標(biāo)準(zhǔn)和并發(fā)平臺(tái)。研究了基于多核CPU的太陽(yáng)圖像斑點(diǎn)重建技術(shù),針對(duì)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(duì)太陽(yáng)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(duì)高性能并行計(jì)算和太陽(yáng)圖像斑點(diǎn)重建算法論述的基礎(chǔ)上,本文針對(duì)一臺(tái)配有Intel Xeon E5-2670 v3 CPU和Intel Xeon Phi 7120 MIC的服務(wù)器平臺(tái)開(kāi)展太陽(yáng)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(shí)從750秒降低到289秒。為進(jìn)一步減少耗時(shí),在對(duì)比了主流的并發(fā)軟件和并發(fā)平臺(tái)后,選用了OpenMP作為并發(fā)軟件,多核CPU作為并發(fā)平臺(tái)。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(duì)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(mǎn)足了觀測(cè)中光球?qū)雍蜕驅(qū)訑?shù)據(jù)處理的需求,為后續(xù)的太陽(yáng)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(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：P182.2

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3 仁杰;今年太陽(yáng)活動(dòng)將進(jìn)入高峰期[J];科技成果縱橫;2000年03期

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6 林元章;太陽(yáng)活動(dòng)起源研究(I):太陽(yáng)活動(dòng)周的經(jīng)驗(yàn)和半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蚚J];天文學(xué)進(jìn)展;2001年04期

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8 方成;太陽(yáng)活動(dòng)研究的現(xiàn)狀和未來(lái)[J];云南天文臺(tái)臺(tái)刊;2003年01期

9 趙海燕,韓延本,陳黎,馬利華;太陽(yáng)活動(dòng)對(duì)地球表面溫度影響的研究進(jìn)展[J];自然災(zāi)害學(xué)報(bào);2003年04期

10 光明;;來(lái)自太陽(yáng)的三大“殺手”[J];科學(xué)咨詢(xún);2003年12期

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1 顏毅華;;第24周太陽(yáng)活動(dòng)的國(guó)際研究現(xiàn)狀和觀測(cè)計(jì)劃[A];太陽(yáng)射電天文學(xué)——新一代射電頻譜日像儀建設(shè)進(jìn)展研討會(huì)摘要集[C];2010年

2 焦維新;;觀測(cè)太陽(yáng)的三大工程[A];中國(guó)宇航學(xué)會(huì)深空探測(cè)技術(shù)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)第六屆學(xué)術(shù)年會(huì)暨863計(jì)劃“深空探測(cè)與空間實(shí)驗(yàn)技術(shù)”重大項(xiàng)目學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2009年

3 曾文;黃澤榮;;利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)預(yù)報(bào)太陽(yáng)10．7CM輻射流量的月均值[A];1998年中國(guó)地球物理學(xué)會(huì)第十四屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];1998年

4 韓延本;王家龍;韓永剛;;太陽(yáng)活動(dòng)長(zhǎng)周期分量的時(shí)變特征[A];中國(guó)地球物理.2003——中國(guó)地球物理學(xué)會(huì)第十九屆年會(huì)論文集[C];2003年

5 欒曉莉;劉立波;萬(wàn)衛(wèi)星;雷久侯;余濤;;等效風(fēng)場(chǎng)隨太陽(yáng)活動(dòng)變化趨勢(shì)的全球統(tǒng)計(jì)分析[A];第十屆全國(guó)日地空間物理學(xué)術(shù)討論會(huì)論文摘要集[C];2003年

6 韓延本;馬利華;樂(lè)貴明;韓永剛;;太陽(yáng)活動(dòng)短周期分量的時(shí)變特征[A];中國(guó)地球物理第二十一屆年會(huì)論文集[C];2005年

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6 本報(bào)記者 黃哲雯;2012年：太陽(yáng)活動(dòng)依然波瀾不驚[N];工人日?qǐng)?bào);2011年

7 記者 羅沙;2012太陽(yáng)活動(dòng)正常,別因影視而恐慌[N];新華每日電訊;2011年

8 李險(xiǎn)峰　曹莉莉 編譯;安聯(lián)：太陽(yáng)風(fēng)暴可能會(huì)擊垮電廠[N];中國(guó)保險(xiǎn)報(bào);2011年

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10 ;太陽(yáng)風(fēng)暴將抵達(dá)地球[N];光明日?qǐng)?bào);2010年

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2 唐瀟;空間太陽(yáng)絕對(duì)輻射計(jì)的熱特性分析及光電不等效性研究[D];中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所;2017年

3 李啟秀;太陽(yáng)活動(dòng)的非線(xiàn)性特征研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（云南天文臺(tái)）;2008年

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5 李可軍;太陽(yáng)整體行為研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（云南天文臺(tái)）;2000年

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4 廖云琛;太陽(yáng)活動(dòng)變化對(duì)熱帶對(duì)流的調(diào)制作用[D];南京信息工程大學(xué);2016年

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6 梅斌;太陽(yáng)活動(dòng)長(zhǎng)期行為的復(fù)雜性研究[D];重慶大學(xué);2016年

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本文編號(hào)：1521530