高光谱遥感图像具有很高的光谱分辨率,可以提供丰富的有关地球表面的信息,在这其中,地物识别已经是该应用的重要技术之一。地物识别系统的主要原理,便是根据地物光谱和空间的特征的差异,通过地物系统直接互不相同的特征吸收带,使其能识别出地表面不同的物质。近年来,地物识别技术虽然有了较快的发展,但由于高光谱图像自身的特点,例如文度丰富,数据量大等等,使得高光谱数据的处理速度达不到预期的高度,因此也有越来越多的人投入算法的研究,以提高高光谱遥感探测数据的处理速度。
在这个背景下,最近几年,科研人员开始在高光谱图像处理中引入高性能计算(High Performance Computing,HPC)方法,其中以基于GPU的通用技术(GPGPU)为主要研究对象,利用其处理能力强、存储器带宽高等优点进行并行优化计算,实时有效的提升数据处理效率。
因此,本课题在高光谱遥感地物识别原理的基础上,以GPU通用技术为研究对象,在VS平台上,通过PCA、PPI、SAM三个算法来实现对地物识别算法的并行优化和系统设计,提高高光谱数据的处理效率。
1.4 论文研究内容
本文基于GPU通用技术,与CPU相结合进行异构编程,针对地物识别系统中的高光谱遥感数据进行优化处理,提出了基于GPU/CUDA的高光谱遥感数据快速处理的方法,并分别对特征提取、端元提取等步骤给出了具体的并行优化算法,使系统能高效的处理数据。
本文主要内容编排如下:
第一章 绪论。先是阐述了本课题研究的背景,简单介绍了高光谱遥感的一些基本概念;然后进一步讨论了目前国内外的研究状况,在此基础上,提出了此次研究的目的和意义——为了更快速高效的处理高光谱数据。最后进行小结,提出关键的研究技术。
第二章 地物识别系统及其相关概念。由于本次优化是建立在地物识别系统的基础之上,因此对地物识别系统也要有一定的了解。这里用较简短的一章,简单介绍了程序基础。
第三章 GPU与CUDA。并行优化算法是建立在GPU通用算法之上,利用CPU+GPU异构模型,结合CUDA的编程模型来实现完成的。主要对GPU及CUDA的相关概念和技术进行介绍。
第四章 需求分析和具体实现。论述了基于GPU的高光谱地物识别快速处理系统的需求分析和具体设计实现。
第五章 基于CUDA的高光谱地物信息提取算法的并行优化。这一章根据第四章提出的思路,对程序中三个算法进行优化:PCA算法并行优化、PPI算法并行优化、SAM算法并行优化。根据不同的算法特点,提出不同的解决方式和思路,并在VS平台上进行编程,在GPU与CUDA平台上进行了实现。这一章是整篇文章的核心内容。
第751章 系统测试。通过对图片的分析和数据采集,得出GPU通用算法是确实有效的,通过数据计算获得加速比,测试成功。并且在最后对高光谱遥感系统提出了展望,总结全文。
2 相关概念与技术
2.1高光谱遥感成像及探测技术
高光谱遥感是具有高光谱分辨率的遥感科学和技术,它的基础是测谱学。它在可见光到短波红外波段其光谱分辨率高达纳米(nm)数量级,通常具有波段多的特点,光谱通道数多达十甚至数百个以上,而且各光谱通道间往往是连续的 高光谱遥感地物识别并行优化和系统实现(3):http://www.751com.cn/jisuanji/lunwen_29855.html