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1、第10卷第6期光学精密工程Vol.10No.62002年12月OpticsandPrecisionEngineeringDec.2002文章编号1004924X(2002)06054705基于双DSP的遥感图像实时并行处理系统郭强,陈桂林(中国科学院上海技术物理研究所,上海200083)摘要:在简要介绍遥感图像实时处理系统发展历程的基础上,详细分析几种基本的并行处理策略、并行处理技术及其相关的并行处理硬件平台,并针对具体应用背景提出了基于双DSP的遥感图像实时并行处理系统方案,同时,
2、给出了利用上述并行处理系统实时处理展宽卫星云图的最终结果。该项并行处理方案的提出为将来星载大数据量实时处理技术的实现做了有益的尝试。关键词:DSP;遥感图像;并行处理中图分类号:TP752.1文献标识码:A进入90年代末期,随着数字信号处理器1引言(DSP)技术的日趋成熟,基于多级流水线、多片DSP的并行处理技术及其相关解决方案以其高随着遥感研究的不断深入,遥感信息的定量性能、低成本、小型化等突出的优点倍受人们的关化分析和应用逐步成为该领域的一个重要的研究注。方向。这其中,对遥感图像的应用也从最初的成本文介绍一种基于双DS
3、P的遥感图像实时像、地物辨识发展到对探测目标特征的精确获取并行处理系统的设计方案,该方案已成功应用于以及对遥感器(主要指星载光学遥感器)工作性能航天遥感器实时在轨评价系统。的在轨评价,所有这些都对传统的遥感图像处理方法提出了新的挑战。2TMS320系列DSP概述就遥感图像实时处理技术而言,在90年代以前主要依赖于专用图像处理机,典型的系统是由数字信号处理器芯片从80年代开始为人们加拿大MDA公司开发的基于VAX/VMS的所使用,它引发了工业设计的革命。目前,主要的GICS遥感图像预处理系统,它由数据输入、格式DSP厂商包括TI、AT
4、&T、Motorola、ADI等,其同步转换、主计算机、数字化仪、图像显示终端、数中TI的DSP产品已占到全球市场份额的近一据输出等硬件设备及相关处理软件组成。半。这里,我们选择了TI的TMS320VC5409和90年代中前期,由于图形图像工作站和个人TMS320C6211DSP来实现系统所需的并行处理计算机性能的迅速提高和价格的大幅下调,其在要求。下面,简单介绍一下TMS320系列DSP。该领域的主导地位逐步确立,其中,比较著名的系TMS320系列DSP芯片的基本结构包括:统有美国ERDAS公司的ERADS系统、RSI公司(1)哈佛结构
5、;(2)流水线操作;(3)专用硬件乘法的IDL/ENVI系统,澳大利亚ERMapper公司的器;(4)特殊的DSP指令;(5)快速的指令周期。ERMapper+ERRadar系统,加拿大PCI公司的哈佛结构是不同于传统的冯诺曼(VonPCI系统等。我国风云二号气象卫星地面接收站Neumann)结构的并行体系结构,其主要特点是将(CDAS)的云图处理系统是由两台SUN4/490前程序和数据存储在不同的存储空间中,相应的程位机、两台FUJITSUM770_10主处理机以及一序存储器、数据存储器独立编址、独立访问,从而台SUN图形工作站构成。
6、使得数据吞吐率提高了一倍。收稿日期:20020724;修订日期:20020910基金项目:风云二号气象卫星工程(No.070705)548光学精密工程第10卷与哈佛结构相关,DSP芯片广泛采用流水线8800MIPS。以减少指令执行时间,提高处理能力。TMS320就具体产品而言,TMS320系列DSP涵盖了系列处理器的流水线深度从2~6级不等,即相应工业生产和应用的各个领域。其中包括主要用于的处理器可以并行处理2~6条指令,各条指令处工业
7、控制的C2x、数据通讯的C54x和C55x、图像于流水线上的不同阶段。图1给出了一个三级流处理的C62x和C67x以及高端的C64x和C8x水线操作的例子。等,这些产品构成了完整的TIDSP解决方案。[1_2]3并行处理方案选择对于一个实时并行处理系统而言,合理地选择并行处理方案将极大地提高系统的工作性能。下面将在分析常见并行处理方案及系统工作特性的基础上提出适合于本系统的并行处理方案。3.1常见并行处理方案图1三级流水线操作并行处理是让多个处理单元(PE)同时工作,Fig.1Three_levelpipelineoperat
8、ion.从而达到高速处理的目的。从不同的观点出发,可对并行处理系统进行不同的分类。常见的分类从图1中可以看出,在第N条指令取指时,方式有:按处理单元的工作方式、按处理单元的控第N-1条指令正在
