一种全共享低交换并行高分辨太阳图像重建方法

高分辨图像重建在太阳物理研究中具有重要地位,但长期面临着观测数据量巨大,重建速度慢等难题,严重影响了太阳高分辨观测的开展.本文针对我国新一代太阳观测望远镜如一米新真空太阳望远镜(new vacuum solar telescope,NVST)、光学和近红外太阳爆发监测望远镜(optical and near-infrared solar eruption tracer,ONSET)的需求,通过实测方式细致分析了重谱法各模块的计算耗时,明确了数据交换性能是影响重建性能的关键瓶颈.在此分析基础上,提出了一种通用的全共享低交换并行高分辨图像重建方法.此方法基于消息传递接口技术(message passing interface,MPI)和共享内存机制,通过算法优化使重建计算进程完全利用共享内存来高速读写数据,显著减少进程间数据交换数量,降低通信开销.实验结果表明,本方法大幅度提高了重谱法和Knox-thompson法的重建性能,在单台16核PC服务器上,重建100帧ONSET 1660×1660像素大小图像和100帧NVST 1024×1024像素大小图像分别仅需约12.4和5.6 s,基本实现了实时高分辨重建的要求,为后续科学研究打下了坚实的基础.