GPU加速的高分辨率DEM图像地形特征线提取算法.pdf

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1、第17卷第2期中国图象图形学报Vo1．17，No．22012年2月JournalofImageandGraphicsFeb．，2012中圈法分类号：TP391文献标志码：A文章编号：1006-8961(2012)02-0249．07论文引用格式：刘洲俊，胡包钢．GPU加速的高分辨率DEM图像地形特征线提取算法[J]．中国图象图形学报，2012，17(2)：249．255GPU加速的高分辨率DEM图像地形特征线提取算法刘洲俊，胡包钢1．中国科学院自动化研究所，北京100190；2．中国科学院研究生院，北京100049摘要：随着数据采集设备

2、的发展，数字地形分析中高分辨率数字高程模型(DEM)图像越来越普遍。目前已经存在一系列的曲线结构提取算法由于计算复杂度较高，因此在针对高分辨率DEM图像提取地形特征线时效率较低。提出一种在图形处理器(GPU)上加速Steger曲线结构提取算法的策略，利用图形处理器上计算统一设备架构(CUDA)的高度并行性来加速算法中计算密集的Hessian矩阵生成模块以及图像特征点提取模块，对于百万像素级的DEM图像该算法可以获得5倍以上的加速比。关键词：数字高程模型；地形特征线检测；图形处理器；计算统一设备架构IIighresolutionDEMto

3、pographicfeaturelineextractionalgorithmusingGPULiuZhoujun，HuBaogang1．1nstiUaeofAutomation，ChineseAcademyofSciences，＆咖100190，China；2．GraduateUnive~ityofChineseAcademyofSciences，Bering100049，ChinaAbstract：HiShresolutiondigitalelevationmodels(DEM)usedindigitalterrainanalysi

4、sarebecomingmoreandmoreprevalent．Therearevariouscurvilinearstructureextractingalgorithms，butthemainlimitationofthemisthehishcomputingcost，makingthemlesseficientwhenextractingtopographicfeaturelinesfromhighresolutionDEMimages．Weproposealleficientstrategytospeedthemupusing

5、StegefscurvilinearstructuredetectionalgorithmimplementodOilgraphicprocessingunits(GPU)．Wechoosetospeedupthemostcomputationintensivemodulesofthealgorithm(Hessianmatrixgenerationandfeaturepointdetection)usingNVIDIA'scomputeunifieddevicearchitecture(CUDA)．ThismethodCanachie

6、vemorethanfivetimesspeedupcomparedwiththeoriginalalgorithmoncentralprocessunits(CPU)forlargescaleDEMimageswithmillionsofpixels．Keywords：digitalelevationmodel；topographicfeaturelinedetection；graphicprocessingunit；computeunifieddeVicearchitecture(DEM)中包含各种地形地貌构造的特征信息，其中0引言

7、地形特征线的自动提取作为GIS应用功能的一项重要内容，在地形信息获取和分析中具有重要的应用地理信息系统(GIS)使用的数字高程模型价值，而山脊线和山谷线是地形特征线的典型代表，收稿日期：2011—05-24；修回日期：2011—06—07基金项目：中国科学技术部国际合作重点项目(2007DFC10740)第一作者简介：刘洲俊(1984一)，女，中国科学院自动化研究所计算机应用技术专业硕士研究生，主要研究方向为计算机图形学。E—mail：zhoujun．1iu@ia．ac．cn中国图象图形学报www．cjig。cn第17卷被广泛用在高逼真

8、度地形表示、等高线高程的自动的CUDA代码称之为内核函数(kerne1)，在一个网推算、等高线成组综合以及地形水文分析、地图制作格(grid)上运行内核函数时，网格先被分成若干个等方面¨引。目前已经存在一系