基于多DSP的SAR圖像實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與算法實(shí)現(xiàn).pdf

1、合成孔徑雷達(dá)SAR具有全天時(shí)、全天候工作的能力,SAR圖像被廣泛的應(yīng)用于國防安全與國民經(jīng)濟(jì)的眾多領(lǐng)域。優(yōu)秀的SAR圖像處理算法無論是時(shí)間復(fù)雜度還是空間復(fù)雜度都越來越高,算法結(jié)構(gòu)復(fù)雜、流程冗余復(fù)雜,導(dǎo)致很多優(yōu)秀的算法仍處于算法仿真階段無法真正的在工程實(shí)踐中應(yīng)用起來。并且隨著越來越多高分辨率、超高分辨率的衛(wèi)星升空,SAR圖像數(shù)據(jù)量幾何倍數(shù)的增加,等等各種因素,導(dǎo)致現(xiàn)有的SAR圖像處理算法時(shí)間復(fù)雜度較大,運(yùn)算時(shí)間長(zhǎng),無法滿足大規(guī)模SAR圖像實(shí)

2、時(shí)性要求。
　　總之,目前優(yōu)秀、成熟的SAR圖像處理算法,具有優(yōu)良的創(chuàng)新性、處理結(jié)果精確度越來越高,但是在時(shí)間復(fù)雜度高、對(duì)大規(guī)模SAR圖像處理的實(shí)時(shí)性方面比較欠缺,只適合做后期的數(shù)據(jù)處理與分析,無法在前期做快速的分析與判斷。因此采取并行處理的方式可以加快SAR圖像的處理速度,SAR圖像的DSP并行處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文在保證精確度的基礎(chǔ)上,以提高SAR圖像處理速度為目的,以多機(jī)多核并行性處理、大數(shù)

3、據(jù)圖像、實(shí)時(shí)性、降低算法時(shí)間復(fù)雜度為出發(fā)點(diǎn),結(jié)合DSP的優(yōu)勢(shì),設(shè)計(jì)了基于多DSP的SAR圖像并行實(shí)時(shí)處理系統(tǒng),并將SAR圖像降斑去噪算法和多時(shí)相變化檢測(cè)算法在該系統(tǒng)上設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn),主要的研究工作有:
　　(1)實(shí)現(xiàn)了基于多片DSP的并行實(shí)時(shí)SAR圖像降斑去噪,該方法對(duì)基于圖像塊的統(tǒng)計(jì)相似性度量的SAR圖像降斑算法框架進(jìn)行了分析、修改,降低算法復(fù)雜度,在多DSP并行處理機(jī)上的實(shí)現(xiàn)及算法優(yōu)化,根據(jù)ADSP-TS201的硬件資源,如內(nèi)存分配

4、、硬件運(yùn)算指令集等優(yōu)化在多DSP上的并行運(yùn)算,使得大圖像數(shù)據(jù)符合實(shí)時(shí)性特點(diǎn),并且保持很高的精確度。
　　(2)在DSP處理機(jī)上實(shí)現(xiàn)多時(shí)相SAR圖像變化檢測(cè)及算法優(yōu)化。在DSP處理機(jī)上實(shí)現(xiàn)常用的對(duì)數(shù)比、相似度等方法構(gòu)造差異圖,K-Means、FCM聚類算法進(jìn)行SAR圖像變化檢測(cè);分析、修改算法降低復(fù)雜度,然后進(jìn)行算法優(yōu)化合理分配DSP硬件資源、存儲(chǔ)空間等,使用專用的硬件運(yùn)算指令集和內(nèi)建函數(shù),在保證精確度的基礎(chǔ)上大幅提高運(yùn)算速度。

5、r>　　(3)構(gòu)建了一套基于多DSP的SAR圖像并行實(shí)時(shí)處理系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)多DSP并行運(yùn)算、通信與同步。系統(tǒng)由多片DSP實(shí)現(xiàn)一個(gè)運(yùn)算單元板卡,多個(gè)DSP運(yùn)算單元板卡組成并行實(shí)時(shí)處理機(jī),系統(tǒng)可以根據(jù)需求增減DSP并行實(shí)時(shí)處理機(jī)中的運(yùn)算單元板卡。對(duì)DSP運(yùn)算單元中的硬件資源進(jìn)行合理的分配,諸如內(nèi)存分配、超級(jí)哈佛架構(gòu)總線、SIMD單指令多數(shù)據(jù)操作使運(yùn)算模塊并行、靜態(tài)超標(biāo)量指令級(jí)間并行、從硬件乘法器、硬件運(yùn)算指令集等方面優(yōu)化算法的處理速度和效率