基于CPU-GPU的遥感影像拼接技术研究

发布时间：2017-04-19 21:21

  本文关键词：基于CPU-GPU的遥感影像拼接技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来自然灾害频繁爆发，使测绘应急保障工作逐渐成为政府的重要职责。由于航空遥感技术不断完善，获取的影像数据呈现海量性、多源性、高分辨率等特点，而以往传统的影像拼接技术在面对大数据量影像拼接，以及应对拼接算法本身的高计算复杂度时显得力不从心。在应急救援中，提高批量影像拼接效率极为关键。 针对传统影像拼接算法效率低下的缺陷，本文首先研究了GPU通用计算架构及CUDA编程技术，提出了利用GPU硬件来加速处理的策略，最后集成实现应急遥感影像快速拼接系统，并进行性能和拼接质量分析。具体研究工作如下： （1）论文首先分析了GPU通用计算架构及CUDA编程技术，然后详细剖析CUDA的软件编程模型和存储器模型特性；结合GPU硬件特性，为解决影像拼接算法效率低下的问题，提出了基于CUDA的影像算法并行处理的通用解决方案，为全文的研究工作奠定了技术基础。 （2）针对传统SIFT特征匹配算法效率低下的缺陷，本文提出了基于GPU硬件加速的策略。首先对SIFT算法关键步骤进行剖析，依据CUDA编程策略提出了SIFT并行算法的总体设计并具体实现，最后进行实验测试分析并行算法的性能和特征匹配结果的正确性。 （3）本文从算法效率和融合质量两方面，对比分析了几种常用的影像融合算法，提出了基于CUDA并行化实现多频带融合算法。针对多频带融合算法的核心模块，找出适合于数据并行计算的环节；对并行化算法进行总体设计并实现，最后测试分析并行算法的性能和融合影像质量精度。 （4）在上述研究内容的基础上，本文提出了影像快速拼接方案，，设计并实现应急遥感影像快速拼接系统。主要包括基于重叠区域分块的影像快速特征匹配、消除序列影像配准误差、匀光匀色模块、影像快速融合等主要模块。最后从影像拼接质量、算法性能等方面，对比传统串行模式下影像拼接方法，进行综合分析。 实验表明，基于CPU-GPU的遥感影像快速拼接系统在大幅度缩减拼接时间的同时，能够较好保证拼接影像的质量，达到应急保障的实时性要求。
【关键词】：GPU CUDA编程 应急遥感 影像拼接 SIFT算法 多频带融合
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP751;P237
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目录8-10
• Contents10-12
• 图清单12-15
• 表清单15-16
• 变量注释表16-17
• 1 绪论17-26
• 1.1 课题研究背景与意义17-19
• 1.2 国内外研究现状及存在问题19-22
• 1.3 研究内容与论文组织结构22-24
• 1.4 实验平台及实验数据24-25
• 1.5 本章小结25-26
• 2 GPU 通用计算编程技术(CUDA)研究26-35
• 2.1 CUDA 的编程模型研究26-28
• 2.2 CUDA 存储器模型研究28-30
• 2.3 CUDA 软硬件架构30-32
• 2.4 CUDA 程序性能优化策略32-33
• 2.5 基于 CUDA 的影像算法并行实现流程33-34
• 2.6 本章小结34-35
• 3 基于 CPU-GPU 的 SIFT 特征匹配并行算法研究35-55
• 3.1 SIFT 算子研究35-43
• 3.2 SIFT 特征匹配并行算法分析和 CUDA 实现43-48
• 3.3 SIFT 特征匹配并行算法优化48-49
• 3.4 实验结果与性能分析49-54
• 3.5 本章小结54-55
• 4 影像拼接重叠区域融合的 GPU 并行化处理55-67
• 4.1 影像融合算法分析与对比56-61
• 4.2 多频带融合算法的 CUDA 实现61-63
• 4.3 多频带融合并行算法优化63-64
• 4.4 实验结果与性能分析64-66
• 4.5 本章小结66-67
• 5 遥感影像快速拼接集成实验与分析67-79
• 5.1 影像快速拼接总体设计67-68
• 5.2 影像快速拼接实现68-74
• 5.3 实验结果与分析74-78
• 5.4 本章小结78-79
• 6 总结与展望79-81
• 6.1 工作总结79-80
• 6.2 进一步的工作展望80-81
• 参考文献81-85
• 作者简历85-87
• 学位论文数据集87

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 黄世敏;倪永军;冯志强;符圣聪;江静贝;;地理信息系统在国内城市防震减灾中的应用研究综述[J];四川建筑科学研究;2007年S1期

2 赵辉,王秀峰;LM算法在传感器数据融合中的应用[J];传感器技术;2005年05期

3 石丽红,张清浦,刘纪平,栗斌;面向突发事件的防范应急GIS系统的设计与实现[J];测绘科学;2005年01期

4 柯涛;张永军;;SIFT特征算子在低空遥感影像全自动匹配中的应用[J];测绘科学;2009年04期

5 刘晓东;朱翊;孙立坚;柳h

本文编号：317157