[发明专利]面向遥感图像处理算法的快速并行化编程模板方法

摘要

本发明涉及一种面向遥感图像处理算法的快速并行化编程模板方法，包括以下步骤：1)提取遥感图像并行处理模型，2)构建快速并行化编程模板库：使用软件设计模式对上述遥感图像并行处理模型中并行处理流程的基本处理步骤进行接口抽象设计；利用MPI和Pthread多线程技术对编程模板类中的各个操作接口进行并行实现；将编程模板类封装成并行化编程模板库，3)继承并行化编程模板。本发明的有益效果为：遥感应用领域技术人员只需要通过简单的类继承方法，继承该模板库中指定的遥感图像并行处理模型，并加载用户自行开发的串行算法程序，便可实现遥感处理算法的快速并行化，并达到较高的并行效率，从而大大提高大规模遥感数据的处理性能。

主权项

一种面向遥感图像处理算法的快速并行化编程模板方法，其特征在于：包括以下步骤：1)提取遥感图像并行处理模型，根据计算与数据的局部相关性，如局部相关、波段间相关或全局相关，分析这种重复计算特性并进行算法分类，在算法分类的基础上，为每类算法归纳并定义出公共的并行遥感图像处理算法流程、结点间数据通信和交互方式，并为其设计通用的数据/任务划分策略和节点间动态调度策略，最终提炼出相应的遥感图像并行处理模型；2)构建快速并行化编程模板库，首先，使用软件设计模式对上述遥感图像并行处理模型进行接口抽象设计为并行编程模板类；而模型中并行处理流程的各个基本并行处理步骤被抽象为模板类中相应的函数接口；并行处理流程被映射为编程模板类中多个函数接口的调用流程和逻辑，并被固化到模板类的主函数操作接口中，其次，利用MPI和Pthread多线程技术对编程模板类中的各个操作接口进行并行实现，其中MPI实现多计算结点间的并行计算和通信，Pthread多线程实现计算结点内的多核并行处理，最后，将编程模板类封装成并行化编程模板库，对其进行可扩展设计，使其具有开放架构，其中设计一个编程模板类的父类，扩展该父类可派生出多个并行化编程模板类；并对并行程序中的所有基本参数和私有参数进行管理；3)继承并行化编程模板，利用类继承的编程思想，在用户处理程序中继承上述快速并行化编程模板库中指定的模板类，便可自动加载该模板类所实现的并行处理模型，即加载遥感图像并行处理流程，数据/任务划分策略、数据通信模式、负载调度策略，随后在用户程序中载入串行处理算法模块，经过编译可自动将串行程序转化为并行目标程序，运行该并行目标程序，即可将这些算法模块自动分配到多个计算结点，以及结点内的多核处理器上并发地执行，并进行自动数据/任务划分、自动数据通信交互、自动负载调度，从而实现遥感处理算法的快速并行化。