BE- Uydu Haberleşmesi ve Uzaktan Algılama Lisansüstü Programı

Bu topluluk için Kalıcı Uri

http://hdl.handle.net/11527/255

Gözat

Yazar "Altun, Özgür" ile BE- Uydu Haberleşmesi ve Uzaktan Algılama Lisansüstü Programı'a göz atma
  • Öge
    Yapay açıklıklı radar görüntüleme algoritmalarının interpolasyon kullanmaksızın gpu üzerinde gerçeklenmesi
    (Bilişim Enstitüsü, 2013) Altun, Özgür ; Paker, Selçuk ; 371559 ; Uydu Haberleşmesi ve Uzaktan Algılama ; Satellite Communication and Remote Sensing
    Yapay Açıklıklı Radar (Synthetic Aperture Radar ? SAR) sistemleri, görüntülenmek istenen bir hedef veya bölge üzerine farklı açılardan geniş bandlı ve yüksek frekanslı darbeler gönderip, elde edilen yansımaların sentezlenmesi ile yüksek çözünürlüklü görüntü elde edilmesi için dizayn edilirler. SAR sistemlerinde görüntünün elde edilebilmesi için gönderilen geniş bandlı darbelerin toplanarak çözümlenmesi ve dijital olarak işlenmeye hazır ham verinin elde edilmesi gerekmektedir. Elde edilen ham veri içerisinde genlik ve faz değerleri bulunan iki boyutlu bir matris olarak ifade edilmektedir. ?Iki boyutla ifade edilen ham verinin boyutlarından biri görüntüleme işlemi sırasında radarın hareket doğrultusu olan çapraz-menzil (azimuth) doğrultusunu, diğeri ise platformun hareket doğrultusuna dik olan menzil (range) doğrultusunu temsil etmektedir. Azimuth ve range doğrultularında elde edilen veriler, elde edilecek görüntünün çözünürlüğünün arttırılması hususuna doğrudan etki eden parametrelerdir. SAR görüntüleme sistemlerinde, radar tarafından toplanan ve içerisinde hedefe gönderilip geri alınan işaretlerin genlik ve faz bilgilerini içeren iki boyutlu ham veri dijital olarak işlenerek görüntüye çevrilirler. Bu amaç doğrultusunda geliştirilen SAR görüntüleme algoritmaları SAR sistemi tarafından sunulan ham görüntü verilerini hem range hem de azimuth ekseninde işleyerek sonuç görüntüsünün oluşmasını sağlarlar. SAR görüntüleme algoritmaları Fourier dönüşümleri, bir boyutlu veya iki boyutlu filtreleme operasyonları ve interpolasyon adımlarından oluşmaktadır. Interpolasyon sürecinin uygulanması bilinmeyen bir noktanın tahminine dayalı olduğundan uygulama sonucunda belirli bir oranda hata görülmektedir. Buna göre algoritma içerisinde kullanılan interpolasyonun çeşidine göre radar görüntüsünün kalitesi de değişmektedir. SAR görüntüleme algoritmalarında interpolasyon işlemine ihtiyaç duyulmasının iki temel sebebi bulunmaktadır. Bunlardan birincisi kartezyen olmayan noktalarda elde edilen verilerin, kartezyen noktalar üzerine taşınmasını sağlamaktır. Diğeri ise, azimuth ekseninde yapılacak olan işlemlerin range ekseninde yapılan işlemlere bağımlı olmasından dolayı ayrıştırılamaması ve interpolasyon gibi bir dönüşüm sürecine ihtiyaç duyulmasıdır. Yapılan tez çalışması kapsamında, SAR görüntüleme algoritmalarının uygulanmasından sonra elde edilen görüntünün üzerindeki hata miktarının minimum seviyeye indirilmesi ve doğruluğun arttırılması için algoritma akışında yer alan interpolasyon sürecinin kaldırılarak yerine eş değer bir operasyon olarak düzenlenen Paralel Ayrık Fourier Dönüşümü (Parallel Discrete Fourier Transform ? P-DFT) operasyonunun uygulanması sağlanmıştır. Ayrık Fourier Dönüşümü?nün paralel olarak işletilmesi Grafik?I şlem Birimi (Graphical Processing Unit ? GPU) üzerinde gerçekleştirilmiş ve sonuçların Merkezi ?I şlem Birimi (Central Processing Unit ? CPU) üzerinde yapılan paralelleştirme ile karşılaştırılması sağlanmıştır. Yapılan tez çalışması Range Doppler Algoritması (Range Doppler Algorithm ? RDA) içersinde bulunan menzil hücre göçü üzeltmesi adımı üzerinde ve Bilgisayar Destekli Tomografi (Computer Aided Tomography ? CAT) algoritmasının işletimi sırasında kutupsal koordinat sisteminden kartezyen sisteme dönüşümün sağlandığı adım üzerinde uygulanmıştır. Yapılan test çalışmalarında RDA ve CAT algoritmaları hem interpolasyon hem de P-DFT kullanılarak gerçeklenmiştir. RDA ve CAT algoritmalarının interpolasyon ve P-DFT kullanılarak gerçeklenmesi işlemi de hem CPU hem de GPU üzerinde ayrı ayrı olarak gerçeklenmiştir. Bu işlemler sonrasında paralel olmayan çözüme göre zaman yönünden avantaj sağlamıştır. Bunun yanısıra interpolasyon uygulanmasının sonucunda elde edilen görüntü üzerine etkiyenbozulmalar açıkça görülmektedir. Bu kapsamda P-DFT?nin hem CPU hem de GPU üzerinde işletilmesi paralel interpolasyon uygulaması sonuçlarına göre hem zaman hem de doğruluk yönünden avantaj sağlamıştır. Ayrıca görüntüde bulunan veri sayısının artmasıyla oluşturulan uygulamanın daha hızlı sonuç üretilmesi bağlamında GPU üzerinde P-DFT uygulaması zaman yönünden büyük avantaj sağlamaktadır.