基于jpeg2000遥感图像解压缩并行算法设计

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1、基于JPEG2000的图像解压缩并行算法设计摘要随着科技的不断进步，遥感图像在人们日常生活中扮演着越来越重要的角色，如在地质勘探、城市规划、工程建设、军事侦查、灾害预报、环境监测等应用中，遥感图像可以提供大量有用的信息，以供研究人员进行参考和分析。据有关部门统计，遥感图像在将近三十个行业领域中发挥着极其重要的作用。随着遥感图像数据量的不断增加，如何快速、准确地实现对遥感图像的实时恢复处理变得更加重要。从处理设备的速度和稳定性出发，本文结合工程实例，利用刀片服务器搭建了一种遥感图像数据并行处理的硬件平台，使用MPI+OpenMP的混合并行方式构建了计算性能优良的并行计算环境，并

2、在此基础之上对遥感图像传输和解压缩的性能进行了研究。本文首先阐述了并行计算的基本理论，对MPI和OpenMP两种不同的并行模式进行了对比研究。针对本文遥感图像数据并行解压缩的设计特点和目的，对MPI+OpenMP混合并行模式进行了可行性分析。接着，本文对JPEG2000图像的压缩原理进行了介绍，对最为耗时的小波变换和EBCOT编码部分做了详细的分析，在此基础上，给出了解压缩并行化的基本思想和实现方法，最终给出了MPI+OpenMP混合并行算法的的具体实现。混合并行的基本思想是由MPI实现子计算节点间的并行化，由OpenMP实现各子计算节点内部的并行化，通过对任务的划分和节点内

3、部的并行化，实现了两级并行。最后，通过试验分析了数据传输速率对解压缩的影响，对串行程序、MPI并行程序和MPI+OpenMP混合并行程序三种不同的模式进行了性能对比。试验结果表明，传输延迟对于解压缩的影响很小；当利用刀片服务器和并行模式对大数据量的遥感图像进行解压缩时，该系统具有工作稳定性好，速度快的特点，可以大大缩短解压缩时间；两种并行模式相对于串行模式，其解压速度都有了较大的提高，其中尤以MPI+OpenMP混合并行模式的效果最佳，对于遥感卫星数据的实时处理具有一定的参考价值和实用价值。关键词：并行；MPI+OpenMP；刀片服务器；解压缩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