[发明专利]一种基于GPU加速的多边形拓扑生成方法及设备

说明书

本发明涉及一种基于GPU加速的多边形拓扑生成方法及设备，包括：从图层数据中提取多个点数据与弧段数据，进而生成第一点集合与第一弧段集合，并将第一点集合与第一弧段集合传输至GPU；在GPU中，采用并行聚类算法根据第一点集合与第一弧段集合生成聚类数据；根据GPU返回的聚类数据对第一点集合进行替换，进而生成第二点集合，并根据第二点集合生成第二弧段集合；并将第二点集合与第二弧段集合传输至GPU；在GPU中，采用GPU并行多边形拓扑生成法根据第二点集合与第二弧段集合生成多边形集合；对多边形集合进行去重处理，得到图层数据对应的多边形集合。本方法通过CPU+GPU并行计算自动生成图层数据对应的多边形拓扑，减少人为的干预，提高处理效率。

技术领域

本发明涉及计算机图层数据处理领域，尤其涉及一种基于GPU加速的多边形拓扑生成方法及设备。

背景技术

图层数据中的弧段-多边形拓扑的生成在地理信息学、工程地质学中具有重要的研究和应用意义。随着CAD普及，工程项目中的平面图、纵断面图、横断面图已经在计算机辅助下，完成了地质体的点线面构建，借助弧段-多边形生成算法，找到这些地质体之间的空间关系，从而帮助测绘人员、工程地质人员判断地形地貌单元，了解地层、断层的空间分布情况，并为将来的智能分析提供基础技术支撑。研究一个高可靠性、高鲁棒性、高性能的弧段-多边形生成方法，势必成为地理地质信息化过程中的关键一环。

地理地质信息化起步较早，以国内大型设计研究院为例，目前以CAD文件为主的设计图纸已经达到TB级，单个CAD文件最小的也是以MB为衡量单位，这对图层数据弧段-多边形生成方法的性能提出非常高的要求。由于点、弧段存在依赖关系，现有拓扑生成方法多以串行算法为基础，对这些点与点、弧段与弧段的依赖关系进行判断，以确定多边形包围的方向，并将弧段或点逐一加入多边形的弧段集合当中。这种串行方式对于几十条弧段组成的多个多边形而言，处理难度并不大，但是如果将其应用于处理常规CAD图纸中数以万计的弧段时，则会存在计算耗时、超过运行负载的情况，甚至可能造成内存不足等情况发生，影响用户的使用。

GPU加速技术主要是利用显卡上更多的物理处理核心，更快的访存速度，以并行化设计的程序来取代以前串行设计的程序，从而提高整体的处理性能，尤其以NVIDIA公司的CUDA工具包为主，为GPU加速和并行计算的应用开发提供计算平台。实践证明，采用GPU加速和并行计算能够有效提升串行处理的速率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有拓扑生成方法采用串行算法、难以对大量弧段数据进行处理的问题，提供一种基于GPU加速的多边形拓扑生成方法及设备，本方法通过CPU+GPU并行计算自动生成图层数据对应的多边形拓扑，减少人为的干预，提高处理效率。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种基于GPU加速的多边形拓扑生成方法，所述方法包括：

步骤1：从图层数据中提取多个点数据与弧段数据，进而生成第一点集合与第一弧段集合，并将所述第一点集合与第一弧段集合传输至GPU；在GPU中，采用并行聚类算法根据所述第一点集合与第一弧段集合生成聚类簇及其质心；

步骤2：根据GPU返回的聚类簇及其质心对所述第一点集合进行替换，进而生成第二点集合，并根据所述第二点集合生成第二弧段集合；并将所述第二点集合与第二弧段集合传输至GPU；在GPU中，采用并行多边形拓扑生成法根据所述第二点集合与第二弧段集合生成多边形集合；

步骤3：对所述多边形集合进行去重处理，得到所述图层数据对应的多边形集合。

本实施例所提供的基于GPU加速的多边形拓扑生成方法通过分析多边形生成过程中瓶颈问题，改造已有的计算流程，以及选用更利于并行计算的算法，那么根据阿姆达尔定律，就能极大的改善整个弧段-多边形生成的性能问题。