離散Gabor變換與展開快速并行算法分析與實現(xiàn).pdf

1、Gabor展開與變換是信號處理領(lǐng)域里常用的理論工具，其計算效率一直是其實時應用中需要研究解決的問題。以前的快速算法研究大部分基于串行運算，計算效率有限。近年提出的并行化算法又都局限于理論分析，并沒有正真地在并行環(huán)境下進行分析和實現(xiàn)，因而有許多在實現(xiàn)環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的問題需要解決。本文將在并行計算環(huán)境下對現(xiàn)有的兩種Gabor變換快速并行算法進行分析與實現(xiàn)，并提出了改進和優(yōu)化的實現(xiàn)方法，提高了其實現(xiàn)效率。
　　現(xiàn)有的Gabor變換快速并行算

2、法主要有基于并行格的塊時間遞歸算法和基于多抽樣率濾波快速并行算法兩種。前一種算法由于其遞歸結(jié)構(gòu)和進程間通信與同步，在并行實現(xiàn)時會產(chǎn)生大量的通信耗時，極大的影響了其實現(xiàn)效率。本文提出了一種改進的實現(xiàn)方法，通過將原算法的遞歸部分展開為迭代形式，使得進程間的通信和同步操作轉(zhuǎn)化成進程內(nèi)的串行計算，使得用于計算的公式組彼此間完全獨立，不需要進行進程間通信和同步就可以完成計算，極大的提高了運行效率。
　　基于多抽樣率濾波快速并行算法相比于第一

3、種并行算法具有更高的并行度和單通道計算效率。但在并行計算環(huán)境下實現(xiàn)時也有一定的時間開銷耗費在通信操作上，本文對實現(xiàn)方法中的通信操作進行了優(yōu)化處理。使用純MPI模型實現(xiàn)時，提出了使用子通信組劃分的方法，使得全局的MPI聚合通信分為較小進程組的局部通信，降低了聚合通信耗費的時間開銷，子通信組的大小選取基于具體計算機硬件的測試結(jié)果。當在多核架構(gòu)的并行集群機上實現(xiàn)時，將MPI+OpenMP混合模型應用到聚合通信操作上，并將通信劃分為粗細粒度的兩

4、級層次結(jié)構(gòu)。第一級層次里，在節(jié)點內(nèi)部使用共享內(nèi)存的OpenMP模型來處理通信;在第二級層次里，即在節(jié)點之間采用MPI模型來處理節(jié)點間通信，這種方法不僅提高了通信效率，且更具一般性能推廣應用到不同硬件體系結(jié)構(gòu)的機器上。
　　論文中研究的實現(xiàn)方式通過核函數(shù)的變更，能方便的推廣到基于離散余弦變換核、離散正弦變換核以及離散哈特萊變換核的實值離散Gabor變換與展開的計算上。并可以進一步推廣應用到到多窗Gabor或?qū)嵵礕abor的變換與展開