[发明专利]一种基于GPU计算的干涉数据快速傅里叶变换方法

摘要

本发明了一种基于GPU计算的干涉数据快速傅里叶变换方法。首先对傅里叶变换光谱仪采集到干涉图像进行预处理，得到预处理后的二维干涉数据，根据二维干涉数据的横维像素点数创建一维索引空间，并将一维索引空间映射到GPU，计算快速傅里叶变换所需的旋转因子表，然后在GPU内部开辟多块缓存并建立流水线结构，然后将干涉数据映射到GPU的二维索引空间进行多重逆序操作，最后将干涉数据映射到GPU的二维索引空间进行多重迭代蝶形运算得到复原光谱数据。该方法能够提高光谱复原中快速傅里叶变换的效率，实现了干涉数据快速处理的通用化，适用于大规模干涉数据的处理。

主权项

1.一种基于GPU计算的干涉数据快速傅里叶变换方法，其特征在于，步骤如下：步骤1：对傅里叶变换光谱仪采集到干涉图像进行预处理，得到预处理后的二维干涉数据，根据二维干涉数据的横维像素点数创建一维索引空间，并将一维索引空间映射到GPU，计算快速傅里叶变换所需的旋转因子表：对于横维为L点的，结构为(n×m)×L的预处理后的二维干涉数据，n为单幅干涉图横向像素点数，m为单幅干涉图横向像素点数，L为依据实际所需光谱分辨率选定的干涉图数目，n为单幅干涉图横向像素点数，m为单幅干涉图纵向像素点数，需计算拥有L/2个元素的旋转因子表；创建并行一维索引空间NDRange(L/2,1,1)，空间大小为L/2，将上述一维索引空间映射到GPU，GPU分配L/2个处理单元用于计算旋转因子，L/2个处理单元计算L/2个元素时，仅需单个处理单元计算一个元素的时间，待处理单元计算完毕，得到旋转因子表；步骤2：在GPU内部开辟t块缓存并建立流水线结构，实现方法如下：在GPU内部开辟t块缓存，t为大于0的整数，将步骤1中的结构为(n×m)×L的预处理后的二维干涉数据分解为tk个批次，k为干涉数据的分割因子，且k为大于0的整数；将分解后的结构为的各块二维干涉数据分别送入GPU中开辟的t块缓存中，单块缓存对应结构为的二维干涉数据；按此顺序操作缓存，GPU内第一块缓存读出数据时，正值第二块缓存执行数据处理，同时第三块缓存开始写入数据，以此类推，在t块缓存中形成异步操作；步骤3：将二维干涉数据映射到GPU的二维索引空间进行多重逆序操作：对于结构为的二维干涉数据，k为干涉数据的分割因子，创建多重逆序二维索引空间其中X维大小为L，Y维大小为将所述多重逆序二维索引空间映射到GPU，GPU分配个处理单元对缓存中的组数据同时进行逆序操作；其中干涉图数目L应为整数数值，同时要合理调整m、n、t、k的数值，使得表达式的量值为整数，使其值为GPU内核数的整数倍；步骤4：将干涉数据映射到GPU的二维索引空间进行多重迭代蝶形运算，得到复原光谱数据：对于结构为的二维干涉数据，创建多重迭代蝶形运算二维索引空间其中X维大小为L/2，Y维大小为将多重迭代蝶形二维索引空间映射到GPU，GPU分配个处理单元，对缓存中的组干涉数据同时进行迭代蝶形运算，得到复原光谱数据。