基于JPEG-LS的遥感卫星图像解压缩并行处理算法和系统研究

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1、密级:硕士学位论文基于JPEG-LS的遥感卫星图像解压缩并行处理算法和系统研究作者姓名：张人愉指导教师：李景山正高级工程师中国科学院遥感与数字地球研究所学位类别：工程硕士学科专业：电子与通信工程研究所：中国科学院遥感与数字地球研究所2018年6月ResearchonParallelProcessingAlgorithmandSystemofRemoteSensingSatelliteImageDecompressionBasedonJPEG-LSAThesisSubmittedtoTheUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfil

2、lmentoftherequirementforthedegreeofMasterofEngineeringInElectronicandCommunicationEngineeringByZhangRenyuThesisSupervisor:Dr.LiJingshanInstituteofRemoteSensingandDigitalEarthChineseAcademyofSciencesJune,2018中国科学院大学研究生学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人

3、或集体已经发表或撰写过的研究成果。对论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明或致谢。作者签名：日期：中国科学院大学学位论文授权使用声明本人完全了解并同意遵守中国科学院有关保存和使用学位论文的规定，即中国科学院有权保留送交学位论文的副本，允许该论文被查阅，可以按照学术研究公开原则和保护知识产权的原则公布该论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存、汇编本学位论文。涉密及延迟公开的学位论文在解密或延迟期后适用本声明。作者签名：导师签名：日期：日期：摘要摘要遥感卫星图像数据解压缩系统是卫星地面预处理系统中的重要组成部分，主要负责星上下传图像数据的解

4、压缩任务，其生成的数据是后续地面处理步骤的数据基础。如今，随着遥感卫星技术的发展，卫星发射数量逐年增加，遥感卫星图像数据的处理呈现出大数据量和实时性要求高等特点，这对遥感卫星图像数据解压缩系统的处理速度和扩展性提出了更高的要求。本文结合课题组关于解压缩处理系统方面的应用场景，在分析遥感卫星图像数据解压缩系统发展现状的基础上，对基于JPEG-LS压缩算法的卫星图像数据解压缩并行化处理进行了研究，同时对系统如何实现多星的可扩展性进行了研究。文章首先分析了遥感卫星图像数据解压缩系统的发展现状，对本文中解压缩系统中应用的相关技术进行了介绍；然后分析了解压缩系统中的关键技术点以及本文对应的解决方法

5、，为实现系统流程的高效组合，提出一种基于流水线并行的系统结构，为了实现系统的快速处理，提出了一种具有计算负载均衡的基于SMP机群的MPI+OpenMP二级并行解压缩算法，为达到系统的简单可扩展，提出了一种利用外部配置文件、通用数据结构和软件设计模式相结合的方式来解决系统可扩展性的设计；接下来阐述了对解压缩系统的设计和实现，通过需求分析确定系统需求指标，完成系统总体设计，进而对系统中的关键算法模块进行详细的设计和实现；而后使用基于JPEG-LS压缩算法的资源三号01星数据对系统在处理性能、并行加速比和数据正确性指标上进行了实验，结果表明本文系统在五台各配备2颗IntelXeonE5620的

6、刀片服务器上实现了对资源三号01星双通道数据的实时准确处理，同时使用高分二号卫星多光谱数据对系统可扩展性进行实验，通过配置文件的配置和少量代码的编写，在不改变原有代码的基础上实现了数据的正确处理。从实验结果可看出，本文设计实现的基于JPEG-LS的遥感卫星图像数据并行解压缩系统具有良好的处理性能以及可扩展性，是对遥感卫星图像数据解压缩系统工程实践的一次积极的探索，具有很好的实践参考价值。I基于JPEG-LS的遥感卫星图像解压缩并行处理算法与系统研究关键字：遥感卫星图像，并行解压缩，JPEG-LS，卫星地面处理系统IIAbstractAbstractRemotesensingsatelli

7、teimagedatadecompressionsystemisanimportantpartofsatellitegroundpre-processingsystem,whichismainlyresponsibleforthedecompressiontaskoftheimagedata,whichisthedatabaseofthesubsequentgroundprocessingsteps.Nowadays,withthe