基于jpeg2000遙感圖像解壓縮并行算法設(shè)計

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1、基于JPEG2000的圖像解壓縮并行算法設(shè)計摘要隨著科技的不斷進步，遙感圖像在人們?nèi)粘Ｉ钪邪缪葜絹碓街匾慕巧?，如在地質(zhì)勘探、城市規(guī)劃、工程建設(shè)、軍事偵查、災(zāi)害預(yù)報、環(huán)境監(jiān)測等應(yīng)用中，遙感圖像可以提供大量有用的信息，以供研究人員進行參考和分析。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計，遙感圖像在將近三十個行業(yè)領(lǐng)域中發(fā)揮著極其重要的作用。隨著遙感圖像數(shù)據(jù)量的不斷增加，如何快速、準確地實現(xiàn)對遙感圖像的實時恢復(fù)處理變得更加重要。從處理設(shè)備的速度和穩(wěn)定性出發(fā)，本文結(jié)合工程實例，利用刀片服務(wù)器搭建了一種遙感圖像數(shù)據(jù)并行處理的硬件平臺，使用MPI+OpenMP的混合并行方式構(gòu)建了計算性能優(yōu)良的并行計算環(huán)境，并

2、在此基礎(chǔ)之上對遙感圖像傳輸和解壓縮的性能進行了研究。本文首先闡述了并行計算的基本理論，對MPI和OpenMP兩種不同的并行模式進行了對比研究。針對本文遙感圖像數(shù)據(jù)并行解壓縮的設(shè)計特點和目的，對MPI+OpenMP混合并行模式進行了可行性分析。接著，本文對JPEG2000圖像的壓縮原理進行了介紹，對最為耗時的小波變換和EBCOT編碼部分做了詳細的分析，在此基礎(chǔ)上，給出了解壓縮并行化的基本思想和實現(xiàn)方法，最終給出了MPI+OpenMP混合并行算法的的具體實現(xiàn)?；旌喜⑿械幕舅枷胧怯蒑PI實現(xiàn)子計算節(jié)點間的并行化，由OpenMP實現(xiàn)各子計算節(jié)點內(nèi)部的并行化，通過對任務(wù)的劃分和節(jié)點內(nèi)

3、部的并行化，實現(xiàn)了兩級并行。最后，通過試驗分析了數(shù)據(jù)傳輸速率對解壓縮的影響，對串行程序、MPI并行程序和MPI+OpenMP混合并行程序三種不同的模式進行了性能對比。試驗結(jié)果表明，傳輸延遲對于解壓縮的影響很??；當(dāng)利用刀片服務(wù)器和并行模式對大數(shù)據(jù)量的遙感圖像進行解壓縮時，該系統(tǒng)具有工作穩(wěn)定性好，速度快的特點，可以大大縮短解壓縮時間；兩種并行模式相對于串行模式，其解壓速度都有了較大的提高，其中尤以MPI+OpenMP混合并行模式的效果最佳，對于遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)的實時處理具有一定的參考價值和實用價值。關(guān)鍵詞：并行；MPI+OpenMP；刀片服務(wù)器；解壓縮AbstractWiththec

4、ontinuousadvancementofscienceandtechnology，remotesensingimageshaveplayedanincreasinglyimportantroleinpeople’sdailylives，sucha8geoIogicalexploration，urbanplanning，construction，militaryreconnaissance,disaste‘forecasting。environmentalmonitoring，remotesensingimagescanprovideawealtno士usefhlinfor

5、mationforresearchers．Accordingtorelevantstatistics，remotesenslngimageplaysahugeroleinnearly30areas．Withtheincreasingamountofremotesensingimagedata，howtodecompresstheremotesensingimagesfastandaccuratebecomesmoreimportant．Takingintoaccounttheequipment’sprocessmgsPeedancIthestabilitv，withthepr

6、ojeetasanexample，bladeserverisusedtobuildahardwareDlatfoHn，taketheuseofMPI+OpenMPtobuildgoodcomputingenvironment,whlcnareDracticalandwithhighperformanceforparallelcomputing，Inthisenvironment，experimentofremotesensingimagetransmissionanddecompresslOnweremade．Atfirst．thebasictheoryofparallelc

7、omputingisexplained，andthedifferencesbetweentheMPIandOpenMPwerecompared．Consideringthefeaturesandtheporposeofthisarticle，carriedoutafeasibilityanalysisofMPI+OpenMPhybridDarallelmode．Then，itsummarizedthebasicconceptionsofJPEG2000imagecompressprocessing，af