基于CUDA的点匹配合成算法

纹理合成在计算机动画制作中具有重要地位。为克服传统串行点匹配纹理合成算法效率低下的缺陷，提出一种基于计算统一设备架构（CUDA）的并行合成算法。通过合理安排CPU和GPU之间的数据传输，用GPU进行繁琐耗时的计算，明显地提高了算法效率。     

基于CPU-GPU异构平台的高层结构地震响应分析方法研究

为了解决传统的串行有限元分析方法计算耗时多精度低的问题,基于GPU并行计算能力在CUDA架构下建立了一套兼顾精度和效率的高层结构有限元分析的CPU-CPU的异构平台。基于CPU-GPU异构平台研究了高层结构地震响应算法,将整个时间步积分在GPU中计算完成,每一时间步下利用基于GPU的预处理共轭梯度迭代法求解线性方程组获得该时刻的位移,最终实现了基于GPU的Newmark-β法。通过算例验证了本文所提方法的高精度、高效率。     

基于并行处理技术的谷物粒型快速测量算法

谷物粒型是决定谷粒品质和产量的重要参数之一。传统人工测量粒型的方法耗时、工作量大、主观性强。本文首先介绍一种基于线阵列采集技术和工业输送技术的谷物粒型自动测量系统。为提高系统测量效率,文章中应用了图形处理器(GPU)并行处理技术,在统一计算设备架构(CUDA)下对测量算法进行优化。实验结果表明,基于GPU的并行加速算法,能有效提高测量效率,当图像中谷粒数近2000颗时,优化后的算法速度为中央处理器(CPU)下算法运行速度的400多倍,且随着采集图像中谷粒数的增多,优化测量算法的加速效果更显著。     

地理国情普查中基于ERDAS LPS的worldview影像正射校正

高分辨率遥感已成为地理国情普查的重要手段。由于普查过程中地形起伏引起的像点位移使得常规的几何校正即利用ERDAS IMAGINE下的Geometric Correction模块进行校正难以消除影像的几何变形,必须进行正射校正。在克拉玛依市地理国情普查项目中,根据项目的要求提出LPS模块下正射校正的流程,基于worldview物理模型分别对全色和多波段影像进行正射校正,并对纠正后的影像进行精度评价,结果完全满足要求。     

利用CUDA加速数字图像处理

提高各种图像处理算法的处理速度具有重要的实用价值。针对像素级图像处理算法具有并行化程度高的特点,利用GPU的高性能并行处理能力,提出基于CUDA的数字图像并行化处理方法,提高了处理速度。     

A high-speed wideband spectrometer system based on CUDA-GPU

针对射电信号观测的需求,设计并实现了一种基于统一计算设备架构(CUDA)和图形显示卡(GPU)的宽带高速频谱分析系统.该系统通过运用库利-图基(Cooley-Tukey)快速傅立叶变换算法与谱分析算法实现实时宽带高速频谱分析.系统的关键部分在于通过CUDA来完成运用线程合并算法对数据在CPU与GPU之间传递时的转换,并使用并行流水算法在总线中共享多核GPU来降低实时运算时间.该系统主要为500m口径射电望远镜工程的高分辨率微波巡视项目而设计,实测中满足目标需求,并可应用在射电信号观测或类似的高速密集数据运算中.     

基于多核DSP的红外目标识别算法

近年来红外传感器在军事、安防领域得到广泛应用,基于嵌入式平台的红外目标识别算法是该领域的重点研究方向。该文提出了一种基于梯度方向特征的景象匹配算法,其可利用可见光模板对红外图像进行异源图像间的目标识别。该文阐述了在算法移植过程中,如何基于TI公司的TMS320C6678 DSP芯片底层硬件、指令级流水线设计,对算法及算法框架进行优化设计和编程,该方法可广泛适用于其他图像处理算法在DSP上的移植优化。     

基于遥感卫星的系列正射影像图制作

本文重点介绍了北京地区遥感卫星系列影像图的制作过程，探讨了在通用遥感处理软件中进行推扫式卫星成像几何建模和相应正射纠正的方法。在给出纠正实例的基础上，对利用遥感卫星影像制作大比例尺系列正射影像图进行了评价。     

基于GPU的快速Sobel边缘检测算法

传统的Soble边缘检测算法的优化和实现都是针对常用处理器(CPU、DSP和FPGA等)提出的,难以应用在图像处理器(GPU)上.本文提出了一种基于NVIDIA公司CUDA架构图形处理器(GPU)的快速Sobel边缘检测算法.快速算法根据GPU的并行结构和硬件特点,采用了纹理存储技术、多点访问技术和对称计算技术三种加速技术,优化了数据存储结构,提高了数据访问效率,降低了算法复杂度.实验结果表明,快速算法充分利用了GPU的并行处理能力,在处理4 096x4 096分辨力的8位灰度图像时速度可达190 fps,是基于CPU实现的122倍.     

资源三号卫星影像测绘性能分析

资源三号卫星是我国第一颗民用高分辨率立体光学传输型卫星.通过正射纠正、DSM提取、数据融合等实验,对其测绘性能进行初步统计和分析,表明资源三号卫星影像的测绘性能良好,可以满足测绘专业对高分辨率原始数据的指标要求,有效缓解我国当前的航天测绘数据源供需矛盾.     

基于图像处理器的传声器阵列实时声成像方法

为了解决传声器阵列用于声场分析时的精确且快速声成像的技术难题,提出了一种利用图像处理器(Graphics Processing Unit,GPU)的通用计算技术实现快速声成像算法。可控响应功率算法是广泛应用的一种声源定位算法,但计算量巨大,阻碍了它在实际场合中的应用。通过将可控响应功率算法进行任务分解及线程映射,实现了利用计算统一设备架构实现的基于GPU的可控响应功率声源成像定位算法,在特定阵元通道数和信号长度情况下,与基于CPU的声源定位计算方法相比,综合计算效率提高了约20倍,并将其成功地应用于平面螺旋阵的声成像应用中,实现了实时声成像定位。     

Genetic particle swarm parallel algorithm analysis of optimization arrangement on mistuned blades

This article introduces a method of mistuned parameter identification which consists of static frequency testing of blades, dichotomy and finite element analysis. A lumped parameter model of an engine bladed-disc system is then set up. A bladed arrangement optimization method, namely the genetic particle swarm optimization algorithm, is presented. It consists of a discrete particle swarm optimization and a genetic algorithm. From this, the local and global search ability is introduced. CUDA-based co-evolution particle swarm optimization, using a graphics processing unit, is presented and its performance is analysed. The results show that using optimization results can reduce the amplitude and localization of the forced vibration response of a bladed-disc system, while optimization based on the CUDA framework can improve the computing speed. This method could provide support for engineering applications in terms of effectiveness and efficiency.     

Strategy of computed tomography sinogram inpainting based on sinusoid-like curve decomposition and eigenvector-guided interpolation

Projection incompleteness in x-ray computed tomography (CT) often relates to sparse sampling or detector gaps and leads to degraded reconstructions with severe streak and ring artifacts. To suppress these artifacts, this study develops a new sinogram inpainting strategy based on sinusoid-like curve decomposition and eigenvector-guided interpolation, where each missing sinogram point is considered located within a group of sinusoid-like curves and estimated from eigenvector-guided interpolation to preserve the sinogram texture continuity. The proposed approach is evaluated on real two-dimensional fan-beam CT data, for which the projection incompleteness, due to sparse sampling and symmetric detector gaps, is simulated. A Compute Unified Device Architecture (CUDA)-based parallelization is applied on the operations of sinusoid fittings and interpolations to accelerate the algorithm. A comparative study is then conducted to evaluate the proposed approach with two other inpainting methods and with a compressed sensing iterative reconstruction. Qualitative and quantitative performances demonstrate that the proposed approach can lead to efficient artifact suppression and less structure blurring.     

基于多重网格法和GPU并行计算的大规模壳结构快速计算方法

该文采用将EBE计算策略、多重网格法以及GPU并行计算方法三者相结合的计算策略, 设计了一种新颖的迭代求解方法, 可以有效的提高大规模壳结构的有限元分析效率。该方法中, EBE计算策略将总体运算分解到单元上进行, 可以节约计算内存, 提高单机上问题的求解规模, 并且可以有效地提高隐式有限元算法的并行性;多重网格法通过在疏密不同的网格层上进行迭代, 平滑不同频率的误差分量, 可以加快迭代收敛速度;GPU并行计算方法可以在较低硬件成本的前提下实现高效的并行计算。该文采用统一计算架构(Compute Unified Device Architecture, CUDA)进行程序的编制, 并在采用GTX460显卡的个人计算机执行。数值计算结果表明该方法在保证计算精度的同时可以取得较高的计算加速比。     

Fast hydrological model calibration based on the heterogeneous parallel computing accelerated shuffled complex evolution method

Hydrological model calibration has been a hot issue for decades. The shuffled complex evolution method developed at the University of Arizona (SCE-UA) has been proved to be an effective and robust optimization approach. However, its computational efficiency deteriorates significantly when the amount of hydrometeorological data increases. In recent years, the rise of heterogeneous parallel computing has brought hope for the acceleration of hydrological model calibration. This study proposed a parallel SCE-UA method and applied it to the calibration of a watershed rainfall–runoff model, the Xinanjiang model. The parallel method was implemented on heterogeneous computing systems using OpenMP and CUDA. Performance testing and sensitivity analysis were carried out to verify its correctness and efficiency. Comparison results indicated that heterogeneous parallel computing-accelerated SCE-UA converged much more quickly than the original serial version and possessed satisfactory accuracy and stability for the task of fast hydrological model calibration.     

GPU accelerated lattice Boltzmann model for shallow water flow and mass transport

A lattice Boltzmann method (LBM) for solving the shallow water equations (SWEs) and the advection–dispersion equation is developed and implemented on graphics processing unit (GPU)‐based architectures. A generalized lattice Boltzmann equation (GLBE) with a multiple‐relaxation‐time (MRT) collision method is used to simulate shallow water flow. A two‐relaxation‐time (TRT) method with two speed‐of‐sound techniques is used to solve the advection–dispersion equation. The proposed LBM is implemented to an NVIDIA ^® Computing Processor in a single GPU workstation. GPU computing is performed using the Jacket GPU engine for MATLAB ^® and CUDA. In the numerical examples, the MRT‐LBM model and the TRT‐LBM model are verified and show excellent agreement to exact solutions. The MRT outperforms the single‐relaxation‐time (SRT) collision operator in terms of stability and accuracy when the SRT parameter is close to the stability limit of 0.5. Mass transport with velocity‐dependent dispersion in shallow water flow is simulated by combining the MRT‐LBM model and the TRT‐LBM model. GPU performance with CUDA code shows an order of magnitude higher than MATLAB‐Jacket code. Moreover, the GPU parallel performance increases as the grid size increases. The results indicate the promise of the GPU‐accelerated LBM for modeling mass transport phenomena in shallow water flows. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

使用GPU绘制分形图的混合精度方法研究

从Mandelbrot集分形算法在GPU上的计算速度和绘制效果角度出发,提出了在追求计算速度的单精度算法和追求绘制效果的双精度算法之外的第三种选择--混合精度算法.首先,分析了Mandelbrot集分形算法;其次,对GPU体系结构和CUDA编程模型进行了介绍;再次,在GPU上实现了单、双精度浮点数算法,基于实验结果提出了精度问题;最后,实现了混合精度算法并进行分析.结果显示,GPU上的混合精度优化是计算速度和绘制效果之间的折中,为分形算法的实现提供了新的选择.     

基于嵌入操作系统的总线式断路器智能控制器的研制

针对智能断路器控制器的技术要求,提出了基于DSP和us／OS-Ⅱ嵌入式操作系统的总线式低压断路器智能控制器的设计思路和实现方案,介绍了嵌入式系统的硬件和软件,阐述了Profibus—DP总线接口模块的设计及us／OS-Ⅱ在TMS320LF2407A芯片上的移植．现场试验表明,该控制器可靠性高,试验结果达到预期的设计要求．     

基于Web技术的IP网络性能测量系统的研究与实现

在分析了网络性能测量系统的功能和层次结构的基础上,设计并实现了一个利用Web技术测量IP网络性能的系统。系统基于分布式B／S架构,有效地简化了部署并增强了移植性,降低了开发和维护的成本。在模拟网络环境中的试验结果显示,系统测量结果准确可靠,测量速度快,代价低。