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文檔簡介
1、SAR(Synthetic Aperture Radar)圖像變化檢測可以應用在自然環(huán)境監(jiān)測、災害評估、軍事打擊效果評估和城市規(guī)劃等眾多領域,使得SAR圖像變化檢測成為遙感領域的研究熱點。近年來隨著雷達成像能力的提升,SAR圖像的數據規(guī)模變得越來越大,傳統(tǒng)串行變化檢測算法已經越來越難以應對數據量不斷增長的 SAR圖像。本文將核模糊C均值聚類算法(Kernel Fuzzy C-Means,KFCM)與分布式并行計算框架相結合,提出了兩種基
2、于分布式并行聚類的SAR圖像變化檢測方法,分布式并行計算框架能夠充分利用集群中眾多節(jié)點的計算能力和存儲能力,可以有效應對大規(guī)模的SAR圖像變化檢測問題,加快變化檢測的速度。
1.提出了一種基于H-KFCM(Hadoop based KFCM)的分布式并行SAR圖像變化檢測方法。在變化檢測過程中,利用聚類算法對差異圖進行聚類分析是計算復雜度最高,計算時間最長的部分。Hadoop分布式集群計算平臺可以利用分布式文件系統(tǒng)HDFS(H
3、adoop Distributed File System)和MapReduce計算模型分布式地存儲和處理大規(guī)模數據。本文提出的基于H-KFCM的SAR圖像變化檢測方法,將 KFCM算法與 Hadoop相結合,將 KFCM算法中隸屬度迭代計算映射到MapReduce中的Map階段,通過集群多節(jié)點分布式執(zhí)行Map任務實現隸屬度矩陣的并行計算;將KFCM的聚類中心更新過程映射到Reduce階段,Reduce收集不同節(jié)點的Map任務計算結果,
4、規(guī)約求和更新聚類中心,實現了對SAR圖像變化檢測差異圖的分布式并行聚類。通過設計相關實驗,證明了本文提出的H-KFCM分布式并行變化檢測方法是有效的,并且在Hadoop集群節(jié)點數增加時,對相同SAR圖像的變化檢測時間明顯減少,證明了該算法具有良好的并行加速性能。
2.提出了一種基于S-KFCM(Spark based KFCM)的SAR圖像變化檢測方法。Spark是一種針對迭代作業(yè)和交互分析等領域而設計的基于內存計算的分布式并
5、行平臺,相比于Hadoop的MapReduce框架,Spark在運行相同的作業(yè)時可以取得幾十倍甚至百倍加速性能提升。該算法將利用KFCM算法分析差異圖的過程遷移到Spark內存計算框架上實現,將變化檢測過程中最耗時的聚類分析過程并行的完成。在Spark中,KFCM算法的計算過程由一系列有依賴關系的彈性分布式數據集(Resilient Distributed Datasets,RDD)實現,Spark能夠在集群多個節(jié)點上對RDD進行并行計
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