徐祯 天津大学计算机科学与技术学院 2007.11.16 （注：本项目具体工作由熊科浪同学和刘超博士完成） Ｍｏｎｔａｇｅ Toolkit优化设计 徐祯 天津大学计算机科学与技术学院 2007.11.16 （注：本项目具体工作由熊科浪同学和刘超博士完成）

内容概要 Montage Toolkit介绍 优化设计 性能分析 工作展望 参考文献

Montage Toolkit简介 项目起源 工作流程 支持文件格式 NASA and the California Institute of Technology http://montage.ipac.caltech.edu/ A toolkit for assembling astronomical images into mosaics. 工作流程 calculate input images metadata and output image template Re-project input images Model the background radiation Co-add into a mosaic 支持文件格式 Flexible Image Transport System (FITS)

Montage Toolkit简介 主要算法 精确度 性能优化 Image Reprojections Background Modeling and Rectification Coadditions and Weighting of Output Pixel Fluxes 精确度 测试工具：extractor both location and flux are conserved very well 性能优化 Parallelize re-projection

Montage的设计并行

优化设计 再投影算法并行化 背景平面消除算法并行化 图像叠加算法并行化 mProjExec mFlattenExecMPI mAddFileMPI

背景平面消除算法及并行化 算法概要 处理流程 并行方法 projected onto a common coordinate system and then any discrepancies in brightness or background must be removed. 处理流程 循环对各个输入图像调用mFitPlane和mBackground函数,将各个fits文件的背景进行归一处理，保证拼在一起以后背景水平是一致的。 并行方法 采用轮询方法将各输入图像文件的mFitPlane和mBackground函数调用静态分配到不同进程上执行。

背景平面消除算法并行化-性能分析 测试结果 4Core 75 12 6 (4进程) 6 8Core 365 66 37 (8进程) 11 并行化函数—mFlattenExecMPI 函数mBackground()涉及到较多文件操作，在共享存储系统中并行加速度不明显 CPU个数 FITS文件数 串行计算时间 单位：分钟 并行计算时间 投影算法时间(并行) 4Core 75 12 6 (4进程) 6 8Core 365 66 37 (8进程) 11

图像叠加算法 算法概要 each input pixel's energy contribution to an output pixel is added to that pixel, weighted by the sky area of the overlap.  处理流程

图像叠加算法并行化 分解原有images.tbl文件给不同进程 各进程并行调用mAdd叠加输入图像文件 根进程调用mImgtbl函数为各进程输出的叠加fits文件，生成一个images.tbl文件 根进程调用mAdd函数二次叠加各进程的输出fits文件，生成最终的叠加fits文件。 输出状态信息

图像叠加算法并行化-性能分析 测试结果 8Core 1进程 365 100 8进程 43 7% 并行化函数—mAddFileMPI CPU个数 FITS文件数 时间 (单位：分钟) 内存占用率 串行算法 8Core 1进程 365 100 后期计算占用内存75% 并行算法 8进程 43 7%

工作展望 基于现有网格计算中间件（GT4 + Condor + Pegasus） 利用现有集群以及PC搭建网格环境 设计和实现基于Web的UI应用 将Montage Toolkit迁移到China-VO

参考文献 Software Design Specification for MONTAGE  An Astronomical Image Mosaic Service for the National Virtual Observatory Version 2.1 (August 29, 2004): Detailed Design Algorithms for Re-projection, Background Rectification and Image Co-addition in Montage Documentation FITS基本格式及其扩展 柯大荣,赵永恒 中国科学院北京天文台 1993.7 This research made use of Montage, funded by the National Aeronautics and Space Administration's Earth Science Technology Office, Computation Technologies Project, under Cooperative Agreement Number NCC5-626 between NASA and the California Institute of Technology. Montage is maintained by the NASA/IPAC Infrared Science Archive. homepage : http://montage.ipac.caltech.edu