一种极小化线程间竞争的并行实时DIC方法

【作者】 帅剑光； 赵加清； 雷丽萍； 曾攀； 吴莘馨；

【机构】 清华大学机械工程系； 清华大学核能与新能源技术研究院先进反应堆工程与安全教育部重点实验室先进核能技术协同创新中心；

【摘要】 近十年来,数字图像相关技术(DIC)广泛应用于学术工程领域,而随着基于DIC实时测量的需求不断增大,超快DIC越来越为人们所关注。多线程并行计算就是一种有效可行的提高计算速度的手段。但是对于基于CPU的多线程并行DIC来说,不同线程有可能在同时访问同一个队列空间,从而导致线程之间的竞争,这将大大降低了计算速度。为了解决这个问题,我们提出了三种新的策略去减少线程间的竞争。1)为每一个线程分配一个私有的计算队列减少竞争;2)在一个线程计算完所分配的计算点之后,从最繁忙的线程的计算队列中取出最后一个点交由空闲的线程来计算,从而重新激活该线程;3)每一个点计算完之后,将更多的相邻点加入该线程的计算队列中。基于这三条策略,我们的计算流程如图1所示,主线程控制的初始计算点的分配并激活各子线程,各子线程拥有各自独立计算队列,分别独立的进行计算。用这种方法,我们可以大幅度提高多线程并行计算的计算速度,如图2所示,尤其是线程数很高时,所提方法的计算速度更高,当线程数为48、子区大小为31像素、迭代容差为0.01时,我们的2D-DIC计算速度可达到145000点/秒。更多还原