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ast3图像拼接模块Swarp的GPU并行化研究

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AST3图像拼接模块Swarp的GPU并行化研究

作者：康文东天津大学

学位级别：硕士

ast3是将要安装于位于南极内陆冰穹A的昆仑站的三台口径50cm的施密特望远镜,图像相减变源测光是ast3天文图像测光的主要方法之一,模板的生成是相减测光中重要的步骤,模板是由若干天文图像经过拼接生成的,Swarp是用于对天文图像进行拼接... 详细信息

ast3是将要安装于位于南极内陆冰穹A的昆仑站的三台口径50cm的施密特望远镜,图像相减变源测光是ast3天文图像测光的主要方法之一,模板的生成是相减测光中重要的步骤,模板是由若干天文图像经过拼接生成的,Swarp是用于对天文图像进行拼接的重要软件,被ast3天文望远镜用于相减测光天文图像处理模板制作工程中的图像拼接。本文结合ast3天文图像软件处理系统,分析了其中负责图像拼接的Swarp,在进行对Swarp各子函数运行时间的性能分析后,发现其运行时间的瓶颈所在,对造成瓶颈的子函数进行分析,找到可以通过并行来加速天文图像处理的部分,提出了两种通过GPU加速的方案,为实现性能的对比,同时提出了传统的openMP并行化的方案,实现三种方案后,在不同天文图像规模下对实验结果进行了运行时间分析、整体加速比分析、并行部分加速比分析等,实验结果表明,经过优化后的GPU并行方案,在大尺寸天文图像条件下,拼接整体时间优于openMP并行方案,约降低至串行时的1/3,纯并行部分的加速比超过70。由于CPU端和GPU端API以及源代码文件方面的差异,原Swarp的编译过程及目录结构已不再适用,本文在经过对原Swarp软件目录结构调整后,给出了经过GPU加速后的Swarp的makefile模板,便于该并行化版本程序的二次开发,使Swarp能够被用于ast3天文图像处理流程的同时,也便于Swarp向其他天文图像处理系统迁移。

关键词： ast3 相减测光 Swarp 并行 GPU

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ast3图像相减测光模板系统设计

天文研究与技术 2011年第2期8卷 153-158页

作者：康文东于策张旭明孙济洲商朝晖陈锦言曹玮天津大学计算机科学与技术学院天津300072 天津师范大学天体物理中心天津300387

ast3是将要安装于位于南极内陆冰穹A的昆仑站的3台口径50 cm的施密特望远镜,寻找变源(尤其是瞬间变源)是其科考目标之一,需要通过图像相减测光方法实现。首先需要根据初期的观测数据生成标准模板图像,而后在长期观测过程中,将模板图像... 详细信息

ast3是将要安装于位于南极内陆冰穹A的昆仑站的3台口径50 cm的施密特望远镜,寻找变源(尤其是瞬间变源)是其科考目标之一,需要通过图像相减测光方法实现。首先需要根据初期的观测数据生成标准模板图像,而后在长期观测过程中,将模板图像与新观测到的图像进行相减测光处理,从而发现变源。模板在观测中起着举足轻重的作用,给出了模板制作的流程,并且验证了其可实现性和功能的正确性。

关键词： ast3 漂移扫描定点跟踪观测模板图像叠加图像相减

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AS T3RPS系统架构和关键算法研究

AS T3RPS系统架构和关键算法研究

作者：吕立强天津大学

学位级别：硕士

ast3是将要安装于位于南极内陆冰穹A的昆仑站的三台口径50cm的施密特望远镜。图像相减变源测光是天文学测光的主要方法之一，除此之外还有PSF测光和孔径测光。本文针对ast3处于南极内陆，长期无人职守的特点，对它的测光软件的系统架构... 详细信息

ast3是将要安装于位于南极内陆冰穹A的昆仑站的三台口径50cm的施密特望远镜。图像相减变源测光是天文学测光的主要方法之一，除此之外还有PSF测光和孔径测光。本文针对ast3处于南极内陆，长期无人职守的特点，对它的测光软件的系统架构进行了探讨，特别考虑了程序的自动化处理和可靠性设计。通过Daemon程序调用，循环备份，配置参数，系统检测等方法，大幅提高了程序的灵活性和可用性，并最大程度上保证了程序可以从各种错误中恢复过来。本文还在开源图像相减变源测光软件ISIS的基础上，对其中核心的求卷积核和卷积过程进行了优化，从而大大提高了程序的性能。本文的创新点主要有：循环备份提高程序的可靠性。通过配置文件设置程序参数，Daemon动态调用等方式提高了程序的灵活性。对卷积的数学模型进行了深入分析和优化。

关键词： ast3 高可靠性系统架构变源测光卷积

基于Spark免预加载原始文件的文星表时序数据重组研究

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基于Spark免预加载原始文件的文星表时序数据重组研究

作者：付立艳天津科技大学

学位级别：硕士

时序数据重组是时域天文学中进行时域分析最基础的数据处理过程。在时序天文学中,由于观测设备具有在时间轴上频繁采样的特点,导致时序数据的海量性,应用传统科学计算方法实现时序数据重组通常耗时较长,效率不高,且受限于存储空间的制... 详细信息

时序数据重组是时域天文学中进行时域分析最基础的数据处理过程。在时序天文学中,由于观测设备具有在时间轴上频繁采样的特点,导致时序数据的海量性,应用传统科学计算方法实现时序数据重组通常耗时较长,效率不高,且受限于存储空间的制约。同时,随着分布式计算的兴起,Spark等计算框架很适合天文大数据的应用,但由于分布式计算方法需要将原始数据转存到专用的文件系统中,导致空间、时间代价大。所以为了解决这一问题,结合前人的工作基础以及Spark计算框架的特性,本文针对大数据时代时域天文科学的需求,通过对数据索引、存储I/O优化、天体证认算法优化等方面的理论与技术研究,解决面向批量观测星表数据的时序重组问题,实现效率、存储空间和准确度的均衡优化。设计的重点从以下两个方面进行:一是原始星表文件访存优化的设计。在数据的访存优化方面,以原始数据文件指针代替全部数据到专用文件系统加载的方式,避免大模数据转存的空间压力,并通过对原始数据的索引建立和存储布局的优化,提高证认计算的空间本地性,减少数据的传输,并在大规模时序数据生成请求时保证集群资源的全局均衡利用,以全面实现执行效率与存储空间的综合优化。二是Spark证认计算优化。在设计证认计算算法方面,提出了 HEALPix数据过滤策略减少证认计算量范围;基于传输与计算重叠的边缘数据处理方法以及对Spark平台的shuffle优化可以减少时间消耗保证证认计算的准确性和效率,使批量大规模星表间的高效证认成为可能。此外,研究采用理论与实践相结合的方式。通过对ast3望远镜观测到的星表数据时序重组的研发,对本设计的各项研究成果执行集成验证且实验结果表明,本设计可以很好的实现大规模星表数据的时序重组,切实提高天文时序数据产品的生成效率,促进我国时域天文学研究的快速发展。

关键词：时序数据 Spark 访存优化证认计算 ast3

基于OpenMP的并行图像相减算法实现与分析

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天文研究与技术 2011年第2期8卷 146-152页

作者：李继良于策孙济洲商朝晖陈锦言曹玮张旭明天津大学天津300072 天津师范大学天津300387

图像相减是一种精确地获得密集星体区域中变星的相对光度变化的技术,其基本原理为通过同一区域不同时间的图像间差异来获得该区域的时间变化信息。传统上图像相减变源测光算法只有串行性算法,计算效率不高。讨论了图像相减测光算法的基... 详细信息

图像相减是一种精确地获得密集星体区域中变星的相对光度变化的技术,其基本原理为通过同一区域不同时间的图像间差异来获得该区域的时间变化信息。传统上图像相减变源测光算法只有串行性算法,计算效率不高。讨论了图像相减测光算法的基本原理,在开源软件ISIS基础上提出了一个基于OpenMP技术的图像相减算法的可靠并行化实现,提高了程序运行的效率。

关键词：图像相减算法并行化实现 OpenMP 最优图像相减 ast3

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首台南极巡天望远镜的现场装调

科学技术创新 2021年第35期 48-51页

作者：张毅中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所江苏南京210042 中国科学院天文光学技术重点实验室(南京天文光学技术研究所) 江苏南京210042

本文介绍了在南极巡天望远镜的科学意义,首台南极巡天望远镜的机械、光学结构和装调的难点,主要介绍了如何使用物理的方法进行极轴的装调从而提高望远镜的使用性能以及在调试中遇到的突发状况及处理方法。

关键词：南极科考 ast3 南极天文

南极太阳系外行星搜寻与Kepler行星TTV研究

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科技资讯 2016年第34期14卷 251-251页

作者：张辉周济林付建宁吴江华周礼勇南京大学北京师范大学

南极ast3望远镜研究将会获得南天极附近天区恒星长时序高精度的测光数据。从这些数据里,我们可以通过探测行星掩星信号来搜寻太阳系外行星,也可以根据多次掩星之间的间隔变化(TTV)来确认多行星系统。2013年度,我们处理了CSTAR2008年的i... 详细信息

南极ast3望远镜研究将会获得南天极附近天区恒星长时序高精度的测光数据。从这些数据里,我们可以通过探测行星掩星信号来搜寻太阳系外行星,也可以根据多次掩星之间的间隔变化(TTV)来确认多行星系统。2013年度,我们处理了CSTAR2008年的i波段数据,剔除了数据类几种类型的误差,将精度提高到1%以下,从而能够有效发现木星尺寸的系外行星。经过搜寻,我们在南天极附近天区找到了10颗系外行星候选体。同时,我们使用时序更长的kepler测光数据,对kepler多行星系统内的行星候选体进行了分析,分两次证认了其中16个系统的32颗行星。对kepler行星TTV研究的经验,将被应用于南极ast3项目后续获得的时序测光数据上。

关键词：南极太阳系外行星掩星掩星时刻变化 CSTAR ast3 Kepler