基于DR-IFMM的岩画图像修复方法研究

1

作者 李树威 刘国政 +2 位作者 房淑宇 刘晓彤 吕金阳 《电子测量技术》 北大核心 2025年第7期16-27,共12页

为复原受损的岩画图像,本文提出一种基于DR-IFMM的图像修复方法。该方法通过图像损伤区域的像素密度确定两个最佳修复半径,并分别应用于IFMM算法生成修复图像,IFMM算法在FMM算法基础上改进权重计算规则。随后将两幅图像重组为最优修复... 为复原受损的岩画图像,本文提出一种基于DR-IFMM的图像修复方法。该方法通过图像损伤区域的像素密度确定两个最佳修复半径,并分别应用于IFMM算法生成修复图像,IFMM算法在FMM算法基础上改进权重计算规则。随后将两幅图像重组为最优修复图像。实验结果表明,DR-IFMM方法对不同损伤的岩画图像修复效果优于MSMM、IK-means、COTR、STDecomposition、SFIIM、AutoFill以及ICriminisi方法,有效解决岩画图像中出现的颜色缺失、纹理混乱等问题。与LaMa方法相比,本文方法的优势在于无需模型训练以及性能强大的计算机配置,也能够取得较好的修复效果。修复的岩画图像可用于数字化文化遗产的保护,有助于岩画的传承与发扬,同时为文物研究人员提供一部完整的刻在石壁上的中国“史书”。 展开更多

关键词 图像修复 动态半径 快速行进法(fmm) 岩画 文物保护

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基于FMM的Krylov子空间IGMRES(m)新算法及其应用 被引量：3

2

作者 于春肖 杨爱民 弓小影 《河北大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2006年第5期452-455,共4页

研究了Krylov子空间GMRES(m)算法的基本理论,提出一种基于FMM的Krylov子空间截断型IGMRES(m)新算法.给出三物体弹性摩擦接触算例,计算结果表明,所提出算法在保证计算精度的前提下,可以大大减少迭代次数,显著提高计算效率.

关键词 fmm KRYLOV子空间 IGMRES(m)算法 多极边界元法

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FMM算法的并行化方法 被引量：2

3

作者 赖国明 杨圣云 袁德辉 《计算机应用与软件》 CSCD 北大核心 2007年第7期176-178,共3页

详细分析快速多极算法FMM(Fast Multipole Method)的基本原理,并对引力场的势函数的多极展开和泰勒局部展开进行了详细的推导。给出了串行FMM算法的伪码描述,并对其进行并行化分析、处理,对FMM算法进行了并行化研究。最后,在基于MPI的... 详细分析快速多极算法FMM(Fast Multipole Method)的基本原理,并对引力场的势函数的多极展开和泰勒局部展开进行了详细的推导。给出了串行FMM算法的伪码描述,并对其进行并行化分析、处理,对FMM算法进行了并行化研究。最后,在基于MPI的群集并行计算环境下进行大量的实验并采集实验数据,对算法进行并行化性能分析,得到较好的并行加速比和较高的并行效率。 展开更多

关键词 快速多极算法fmm 多极扩展 泰勒扩展 并行算法 加速比

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压缩感知结合FMM分析目标宽角度电磁散射问题 被引量：2

4

作者 胡金花 陈明生 +2 位作者 孔勐 张量 吴先良 《微波学报》 CSCD 北大核心 2017年第5期30-34,共5页

应用快速多极子方法(FMM)直接计算宽角度电磁散射问题时,需要对每一个入射角度迭代求解,计算量较大,效率较低。基于快速多极子方法中聚合、转移和发散过程与电磁波入射方向的无关性,将压缩感知理论(CS)引入并构建富含空间信息的新型激励... 应用快速多极子方法(FMM)直接计算宽角度电磁散射问题时,需要对每一个入射角度迭代求解,计算量较大,效率较低。基于快速多极子方法中聚合、转移和发散过程与电磁波入射方向的无关性,将压缩感知理论(CS)引入并构建富含空间信息的新型激励源,仅由远小于入射角度数目的几次快速多极子计算,即可获得感应电流的观测值,近而恢复出所有入射角度下的激励电流。与传统矩量法结合压缩感知理论方法相比,该方法的计算精度较高,并且计算时间大幅减少。 展开更多

关键词 快速多极子方法(fmm) 压缩感知(CS) 矩量法 宽角度 电磁散射

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IPO结合FMM,RPFMM,FaFFA方法快速计算电大腔体的RCS 被引量：1

5

作者 罗威 高正平 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第12期2398-2401,共4页

迭代物理光学法结合快速多极子(IPO+FMM)方法,可以快速计算电大腔体的电磁散射特性。传统的快速多极子(FMM)方法需要计算两组的转移因子以及转移过程的全部角谱分量,计算开销是非常大的。随着组间距离的增大,转移过程可以用射线多极子(R... 迭代物理光学法结合快速多极子(IPO+FMM)方法,可以快速计算电大腔体的电磁散射特性。传统的快速多极子(FMM)方法需要计算两组的转移因子以及转移过程的全部角谱分量,计算开销是非常大的。随着组间距离的增大,转移过程可以用射线多极子(RPFMM)简化计算,为了充分利用射线多极子方法中参与计算的有效角谱分量随着组间距离增大而变少的特性,采用一种随着组间距离增大自适应调整参与计算的角谱分量的锥形区域的射线多极子方法(RPFMM),当两组距离足够大而位于远场时,用远场近似方法(FaFFA)进一步简化计算。结果表明该方法能在保持计算精度的同时并能较IPO+FMM方法进一步减少计算资源占用、提高计算速度。 展开更多

关键词 迭代物理光学法 腔体 快速多极子方法 射线多极子方法 快速远场近似

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基于快速多极子基本解方法(FMM-MFS)的弹性波二维散射模拟研究

6

作者 刘中宪 王冬 梁建文 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2015年第5期102-109,共8页

针对弹性波二维散射问题,发展一种新的快速多极子基本解方法(FMM-MFS)。方法基于单层位势理论,通过在虚边界上设置膨胀波线源和剪切波线源以构造散射波场,从而避免了奇异性的处理和边界单元离散;结合快速多极子展开技术(FMM),大幅度降... 针对弹性波二维散射问题,发展一种新的快速多极子基本解方法(FMM-MFS)。方法基于单层位势理论,通过在虚边界上设置膨胀波线源和剪切波线源以构造散射波场,从而避免了奇异性的处理和边界单元离散;结合快速多极子展开技术(FMM),大幅度降低了计算量和存储量,突破了传统方法难以处理大规模散射问题的瓶颈。以全空间孔洞对P、SV波的二维散射为例,给出了具体求解步骤,并在个人计算机上实现了上百万自由度问题的快速精确计算。在方法效率和精度检验基础上,分别以单孔洞和随机孔洞群对平面波(P、SV波)的散射为例进行计算模拟,揭示了孔洞(群)周围弹性波散射的若干重要规律。 展开更多

关键词 基本解方法 快速多极子展开方法 快速多极子基本解方法(fmm-MFS) 弹性波散射

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多GPU混合结构下FMM近程算法的优化

7

作者 曹旻 田力 朱永华 《计算机工程与应用》 CSCD 2013年第8期37-42,91,共7页

近几年,在高性能计算领域,GPU+CPU混合结构成为许多高性能计算机的主要结构,得到了广泛的应用。由于混合结构的特殊性,分析了传统的阿姆达尔定律,将其推广到混合结构中。针对FMM算法中近程计算部分在multi-GPU+CPU混合结构中存在的任务... 近几年,在高性能计算领域,GPU+CPU混合结构成为许多高性能计算机的主要结构,得到了广泛的应用。由于混合结构的特殊性,分析了传统的阿姆达尔定律,将其推广到混合结构中。针对FMM算法中近程计算部分在multi-GPU+CPU混合结构中存在的任务均衡以及通信延时等问题,在混合结构阿姆达尔定律的指导下,提出了多GPU调度模型和两级流水模型。该调度模型能够有效地进行多个GPU之间负载的均衡,缓解近程计算的非均匀性所带来的问题;同时,两级流水模型使CPU和GPU可以并行工作,通过计算和访存的重叠,来隐藏访存带来的延时问题,提高运算部件的利用率。实验验证和数据的比较证明了上述优化的可行性,该优化方案进一步加速了算法的执行。 展开更多

关键词 混合结构 GPU 快速多极子算法(fmm) Petfmm 流水线

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基于混合架构的FMM算法硬件加速

8

作者 曹旻 李海强 曹真 《计算机工程》 CAS CSCD 2012年第16期275-278,283,共5页

以高性能计算中的经典问题——多体问题的快速多极子(FMM)算法为例,分析FMM算法的各个步骤,根据计算、通信和存储特性将算法中的子过程归类。在CPU、GPU、FPGA和CELL上分别进行测试,提出执行FMM算法的混合可重构体系结构配置方案,并进... 以高性能计算中的经典问题——多体问题的快速多极子(FMM)算法为例,分析FMM算法的各个步骤,根据计算、通信和存储特性将算法中的子过程归类。在CPU、GPU、FPGA和CELL上分别进行测试,提出执行FMM算法的混合可重构体系结构配置方案,并进一步优化算法,分解任务流。针对不同任务流的特点,提出可行的解决方案。结果证明,该方案可提高算法效率。 展开更多

关键词 混合可重构计算机体系结构 加速部件 N-Body问题 快速多极子算法 配置方案 任务流

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应用DWT-FMM计算二维电大导体目标RCS

9

作者 齐琦 陈明生 +1 位作者 吴先良 刘艺 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2014年第1期69-72,共4页

文章基于快速多极子的远场近似思想,提出了应用小波变换区分远场作用组中的强作用单元和弱作用单元,并在计算中忽略弱作用单元的方法。该方法让聚集和解聚矩阵更为稀疏,从而加快了它们与向量的相乘过程,应用该方法和快速多极子分别对二... 文章基于快速多极子的远场近似思想,提出了应用小波变换区分远场作用组中的强作用单元和弱作用单元,并在计算中忽略弱作用单元的方法。该方法让聚集和解聚矩阵更为稀疏,从而加快了它们与向量的相乘过程,应用该方法和快速多极子分别对二维电大导体目标的雷达散射截面进行计算,并将得到的结果进行比较。实验结果表明该方法在不影响精度的同时,有效降低了计算复杂度,且在内存消耗上有了很大的改善。 展开更多

关键词 快速多极子 离散小波变换 稀疏矩阵 导体目标 雷达散射截面

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FMM能效分析及其ASIC可行性评估 被引量：1

10

作者 余学涛 孔雪 +6 位作者 王绪 祝永新 何卫锋 倪明 谢光伟 雷咏梅 单健晨 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2011年第13期265-268,共4页

对快速多极方法(FMM)进行研究,分析其关键计算任务,并在CPU与DSP上进行验证,得出FMM在不同平台上性能和功耗的量化分析结果,给出基于FMM的多核DSP可重构ASIC结构模型。以可重构硬件FPGA为例,对该模型进行预测,结果证明其在涉及大规模浮... 对快速多极方法(FMM)进行研究,分析其关键计算任务,并在CPU与DSP上进行验证,得出FMM在不同平台上性能和功耗的量化分析结果,给出基于FMM的多核DSP可重构ASIC结构模型。以可重构硬件FPGA为例,对该模型进行预测,结果证明其在涉及大规模浮点计算时具有一定的能效优势。 展开更多

关键词 快速多极方法 能效分析 可重构系统 数字信号处理器 现场可编程逻辑门阵列

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变电站接地网雷电电磁场的快速算法 被引量：7

11

作者 李琳 黄红瑕 赵志斌 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第12期114-119,共6页

提出了一种计算大型变电站接地网电磁场的快速算法。首先,该算法使用修正镜像法(modified image method,MIM)将待求模型所处的半无限有损空间化为均匀空间,从而避免了原电场积分方程中出现的索末菲积分计算。其次,借助快速多极子方法(fa... 提出了一种计算大型变电站接地网电磁场的快速算法。首先,该算法使用修正镜像法(modified image method,MIM)将待求模型所处的半无限有损空间化为均匀空间,从而避免了原电场积分方程中出现的索末菲积分计算。其次,借助快速多极子方法(fast multipole method,FMM)求解该电场积分方程,最后,利用共轭梯度法求解线性代数方程。在选取基函数及权函数时充分考虑了阻抗矩阵对称性和区组元素相互作用的平移不变性。与其他文献及CDEGS软件的计算对比结果,验证了该算法的正确性、适用性及有效性。 展开更多

关键词 修正镜像法 半无限有损空间 雷电电磁场 快速多极子方法

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大型目标RCS的快速计算及分析 被引量：4

12

作者 李建瀛 唐松 刘其中 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期414-417,456,共5页

阐述了近年来发展的用于分析电磁散射问题的快速多极子算法(FMM)和多层快速多极子算法(MLFMA).为了能够有效快速地分析大型复杂结构目标的散射特性,利用了混合积分方程(CFIE),并在上述快速算法迭代过程中采用不完全分解LU方法(ILU)的加... 阐述了近年来发展的用于分析电磁散射问题的快速多极子算法(FMM)和多层快速多极子算法(MLFMA).为了能够有效快速地分析大型复杂结构目标的散射特性,利用了混合积分方程(CFIE),并在上述快速算法迭代过程中采用不完全分解LU方法(ILU)的加速收敛技术,极大地提高了计算速度.同时重点研究了某特殊结构飞行目标的雷达散射截面(RCS),其结果对分析该飞行目标的散射特性有很好的指导意义. 展开更多

关键词 电磁散射 矩量法 快速多极子算法

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二维问题快速多极虚边界元法 被引量：3

13

作者 许强 蒋彦涛 米东 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期550-556,共7页

将快速多极展开算法和广义极小残值法应用于虚边界元法的方程求解中.以二维弹性力学问题为研究背景,提出了二维问题快速多极虚边界元法的思想.该方法利用二维复平面上的基本解,并将其展开为适合于快速多极算法的格式,即变革计算结构(或... 将快速多极展开算法和广义极小残值法应用于虚边界元法的方程求解中.以二维弹性力学问题为研究背景,提出了二维问题快速多极虚边界元法的思想.该方法利用二维复平面上的基本解,并将其展开为适合于快速多极算法的格式,即变革计算结构(或模式),使解方程的计算量和储存量与所求问题的自由度数成线性比例.此点充分体现出该方法数值模拟大规模自由度问题的能力.数值算例说明了该方法的可行性,计算效率和计算精度,同时,该方法的思想具有一般性,应用上具有扩展性. 展开更多

关键词 快速多极算法 广义极小残值法 虚边界元法 弹性力学

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一种基于矢量有限元与多层快速多极子技术的电磁散射快速并行算法 被引量：2

14

作者 袁军 刘其中 郭景丽 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期520-526,共7页

在混合矢量有限元/多层快速多极子算法的基础上提出了一种快速算法及其并行算法,该算法中,其有限元部分的计算可在单元级上完成,无须生成总体系数矩阵,因此可大大节省内存及计算时间;对多层快速多极子部分,将基函数和权函数分别用不同... 在混合矢量有限元/多层快速多极子算法的基础上提出了一种快速算法及其并行算法,该算法中,其有限元部分的计算可在单元级上完成,无须生成总体系数矩阵,因此可大大节省内存及计算时间;对多层快速多极子部分,将基函数和权函数分别用不同空间位置上的点源函数展开,使阻抗积分计算得到大大简化,所有转移过程可由快速傅立叶变换计算完成,同时还给出了一些其他的改进措施.数值结果说明了算法的有效性. 展开更多

关键词 矢量有限元 多层快速多极子 电磁散射 并行算法

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随机分布圆孔板有效弹性模量快速多极虚边界元法模拟 被引量：1

15

作者 许强 蒋彦涛 张志佳 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期755-760,共6页

将快速多极算法和广义极小残值法(GMRES)结合于虚边界元法的方程求解,形成了快速多极虚边界元法的求解思想.本方法采用了"源点"多极展开和"场点"局部展开的组合处理方案,使得原问题方程组求解的计算耗时量和储存量... 将快速多极算法和广义极小残值法(GMRES)结合于虚边界元法的方程求解,形成了快速多极虚边界元法的求解思想.本方法采用了"源点"多极展开和"场点"局部展开的组合处理方案,使得原问题方程组求解的计算耗时量和储存量均降至与所求问题的计算自由度数成线性比例.文中分析了含随机分布多圆孔板的有效弹性模量,并与其它数值方法的结果进行了比较,同时数值验证了本方法的可行性、计算精度及计算效率. 展开更多

关键词 快速多极算法 广义极小残值法 有效弹性模量 虚边界元法 弹性体

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组合导体目标电磁特性的快速多极算法计算 被引量：1

16

作者 董健 柴舜连 毛钧杰 《微波学报》 CSCD 北大核心 2005年第5期9-13,共5页

用快速多极算法分析具有任意线、面、体组合的电大尺寸理想导体目标的电磁散射和辐射特性。统一采用RWG基函数对线、面、体导体上的电流进行展开;使用了新的设置基函数和未知量的方法来处理任意的线-面,面-面连接问题;并使用多层快速多... 用快速多极算法分析具有任意线、面、体组合的电大尺寸理想导体目标的电磁散射和辐射特性。统一采用RWG基函数对线、面、体导体上的电流进行展开;使用了新的设置基函数和未知量的方法来处理任意的线-面,面-面连接问题;并使用多层快速多极算法结合ILUT预处理算法加速求解过程。数值结果验证了本文方法的准确性和高效性。 展开更多

关键词 快速多极算法 表面积分方程 矩量法 导体目标 电磁特性 计算 预处理算法 算法分析 辐射特性 电磁散射

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快速多极子方法在申威众核处理器上的实现和优化 被引量：3

17

作者 王武 王舒扬 +1 位作者 姜金荣 孟虹松 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2019年第7期1161-1167,共7页

快速多极子方法(FMM)是一种求解N体问题的快速高效数值算法,在宇宙学和分子动力学等模拟中具有广泛的应用。申威SW26010是一款国产众核异构处理器,含260核心(4核组)。基于申威SW26010的众核架构设计和实现了快速多极子方法,并对核心函数... 快速多极子方法(FMM)是一种求解N体问题的快速高效数值算法,在宇宙学和分子动力学等模拟中具有广泛的应用。申威SW26010是一款国产众核异构处理器,含260核心(4核组)。基于申威SW26010的众核架构设计和实现了快速多极子方法,并对核心函数(尤其是最耗时的粒子对相互作用)系统地进行了性能优化,包括异步DMA、SIMD向量化、循环展开、内联汇编指令调整等。以粒子对相互作用为例,优化后代码的计算速度约为主核上运行的原始代码的400倍,每个核组上的浮点性能达到250GFLOPS,即理论峰值性能的32.5%。 展开更多

关键词 快速多极子方法 异构众核处理器 N体问题 性能优化

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快速多极虚边界元法对含圆孔薄板有效弹性模量的模拟分析 被引量：1

18

作者 许强 蒋彦涛 张志佳 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期548-555,共8页

针对虚边界元法,引入快速多极展开和广义极小残值法(GMRES)的思想,以形成快速多极虚边界元法的求解思想,并将此方法用于含圆孔薄板有效弹性模量的模拟分析。由于本文方法采用了"源点"多极展开和"场点"局部展开的组... 针对虚边界元法,引入快速多极展开和广义极小残值法(GMRES)的思想,以形成快速多极虚边界元法的求解思想,并将此方法用于含圆孔薄板有效弹性模量的模拟分析。由于本文方法采用了"源点"多极展开和"场点"局部展开的组合处理方案,从而使得原问题方程组求解的计算耗时量和储存量降至与所求问题的计算自由度数成线性比例。本文工作的研究目的在于:提高虚边界元法在普通台式机上的运算能力和拓宽虚边界元法对大规模复杂问题的求解(或数值模拟)。文中给出了均布圆孔的正方形薄板和之字形分布圆孔薄板二个算例,以验证该方法的可行性,计算精度和计算效率。 展开更多

关键词 快速多极算法 广义极小残值法 有效弹性模量 虚边界元法 弹性体

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弹性半空间SH波散射快速边界积分方程法求解 被引量：1

19

作者 刘中宪 王冬 +1 位作者 武凤娇 赵瑞斌 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2014年第S1期47-52,共6页

边界积分方程法对于半无限空间中地震波散射求解具有独特优势,但求解矩阵的非对称稠密特征极大限制了该方法在高频与多体散射中的应用。为此,基于单层位势理论,结合快速多极子展开技术,通过对二维SH波势函数的多极展开,建立一种新的快... 边界积分方程法对于半无限空间中地震波散射求解具有独特优势,但求解矩阵的非对称稠密特征极大限制了该方法在高频与多体散射中的应用。为此,基于单层位势理论,结合快速多极子展开技术,通过对二维SH波势函数的多极展开,建立一种新的快速多极间接边界积分方程法,以实现弹性半空间中高自由度地震波散射的精确高效模拟。算例分析表明所提方法能够大幅度降低计算时间和存储量,可在目前普通计算机上快速实现上百万自由度SH波二维散射问题的精确求解。方法可进一步拓展到P,SV波的散射分析。 展开更多

关键词 SH波二维散射 间接边界积分方程法(IBIEM) 快速多极间接边界积分方程法(fmm-IBI-EM) 大规模科学计算 场地效应

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离散Fourier变换并行算法综述 被引量：1

20

作者 吴建平 李晓梅 《计算机工程与科学》 CSCD 2001年第3期62-65,69,共5页

本文详细介绍了 1 - D DFT精确计算的六步框架并行算法和按位并行计算法 ,以及按位计算法在 2 - D Mesh和 Torus上的模拟实现 ,同时介绍了近似计算中的基于奇异值分解的算法和基于快速多极方法的算法。对于 2 - D DFT,本文介绍了并行行... 本文详细介绍了 1 - D DFT精确计算的六步框架并行算法和按位并行计算法 ,以及按位计算法在 2 - D Mesh和 Torus上的模拟实现 ,同时介绍了近似计算中的基于奇异值分解的算法和基于快速多极方法的算法。对于 2 - D DFT,本文介绍了并行行列算法和并行多项式变换算法 ,并分析了其优缺点。 展开更多

关键词 离散Fourier变换 奇异值分解 并行算法 计算机

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