基于GPU 的液晶大气湍流模拟器的波面生成计算

孔悦; 徐熙平; 倪小龙

基于GPU 的液晶大气湍流模拟器的波面生成计算

1.
长春理工大学光电工程学院,吉林长春130022;
2.
长春理工大学空地激光通信技术国防重点学科实验室,吉林长春130022

详细信息

作者简介:
孔悦（1988- ），女，硕士生，主要从事精密测控技术与仪器方面的研究。Email：yuekong705@163.com

中图分类号: TP332.3

Calculation of liquid crystal wave-front generation atmospheric turbulence simulator based on GPU

1.
School of Opto-Electronic Engineering,Changchun University of Science and Technology,Changchun 130022,China;
2.
Fundammontal Science on Space-Ground Laser Communication Technology Laboratory,Changchun University of Science and Technology,Changchun 130022,China

摘要: 提出了一种基于GPU 的液晶大气湍流模拟器实时波面生成的计算方法，为了让液晶空间光调制器进行大气湍流类比。依据液晶湍流模拟器高分辨率、高精度的特性讨论CUDA 的算法。此外，建立一种基于GPU 波面生成的模型并进一步对其优化。最后给出使用CPU 和GPU 后的结果并进行类比。结果表明：采用231 项Zernike 系数生成分辨率为256256 的波前所需时间少于2 ms，与传统的采用CPU 生成的方法相比速度提升两个量级，满足实时波面生成的要求。
- 图形处理器 /
- CUDA /
- 液晶 /
- 湍流计算
Abstract: In order to achieve the purpose of real-time atmosphere turbulence simulation by used liquid crystal spatial light modulator, A new computing method of liquid crystal atmospheric turbulence simulator real-time wave-front generation based on GPU has been proposed. According to the characteristics of liquid crystal turbulence simulator, which is high resolution, high precision, The Compute Unified Device Architecture was discussed in this paper. Furthermore, a wave-front generation model based on GPU was established with parallel optimization and share memory optimization. Finally, the experimental results by used CPU and GPU wave generation was given. The result shows that: the consumed time by proposed method is less than 2 ms for a Zernike polynomial with 231 wave-front values in resolution of 256256, which is two orders of magnitude less than that of CPU, fully meets the real-time wave-front generation requirements.
- graph processing unit /
- compute unified device architecture /
- liquid crystal /
- wave-front calculation

[1]
[2]	Chen Chunyi, Yang Huamin, J iang Huilin, et al. Researchprogress of mitigation technologies of turbulence effects inatmospheric optical communication[J]. Acta Armamentar II,2009, 30(6): 779-788. (in Chinese)
[3]
[4]	Shen Yong, Liu Jianguo, Zeng Zongyong, et al. Performancetesting of atmospheric turbulence simulator [J]. Journal ofAtmospheric and Environmental Optics, 2011, 6(3): 231-234.(in Chinese)
[5]
[6]	Li Dayu, Hu Lifa, Cao Zhaoliang, et al. Liquid crystalatmosphere turbulence simulator [J]. Acta Photonica Sinica,2006, 35(12): 1960-1963. (in Chinese)
[7]	Gan Xinji, Guo Jin, Fu Youyu, et al. Simulating turbulencemethod of the atmosphere scene simulator[J]. SemiconductorOptoelectrctronics, 2006, 27(6): 764-766. (in Chinese)
[8]
[9]
[10]	Cai Dongmei, Yao Jun, Jiang Wenhan, et al. Performance ofliquid-crystal spatial light mudulator using for wave-frontcorrection[J]. Acta Photonica Sinica, 2009, 29(2): 285-290.(in Chinese)
[11]	Li Dayu, Hu Lifa, Mu Quanquan, et al. Wave-frontcalculation of liquid crystal adaptive optics based on CUDA[J]. Optics and Precision Engineering, 2010, 18(4): 848-853.(in Chinese)
[12]
[13]	Li Jingzhen. Handbook of Optics [M]. Shanxi: ShaanxiScience Technology Press, 2010: 7. (in Chinese)
[14]
[15]
[16]	Duan Jin, Wang Xize, Jing Wenbo, et al. The atmosphereturbulence simulation based on Zernike polynomial [J].Journal of Changchun University of Science and Technology(Natural Science Edition), 2010, 33(3): 60-62. (in Chinese)
[17]	Han Liqiang, Wang Qi, Shida Katsunori. Outage probabilityof free space optical communication over atmosphericturbulence[J]. Infrared and Laser Engineering, 2010, 39(4):660-663. (in Chinese)
[18]
[19]	Wang Jiang'an，Zhao Yingjun, Chen Dong, et al. Effects ofturbulence sizes on the error rate of atmospheric lasercommunication system [J]. Infrared and Laser Engineering,2009, 38(4): 655-659. (in Chinese)
[20]
[21]	Lv Jie, Zhang Tianxu, Zhang Biyin. Applications of MPIparallel-computing on image processing [J]. Infrared andLaser Engineering, 2004, 33(5): 496-499. (in Chinese)

[1]	康丁, 王春阳, 王子硕, 王增, 郑青泉. 基于样条插值的液晶空间光调制器衍射效率优化方法研究 . 红外与激光工程, 2022, 51(9): 20210827-1-20210827-10. doi: 10.3788/IRLA20210827
[2]	刘连伟, 董士奎, 陈前荣, 邹前进, 樊宏杰, 屈东胜. 基于CUDA并行计算的空中目标红外辐射成像计算 . 红外与激光工程, 2020, 49(4): 0404003-0404003-7. doi: 10.3788/IRLA202049.0404003
[3]	马阎星, 吴坚, 粟荣涛, 马鹏飞, 周朴, 许晓军, 赵伊君. 光学相控阵技术发展概述 . 红外与激光工程, 2020, 49(10): 20201042-1-20201042-14. doi: 10.3788/IRLA20201042
[4]	王发民, 张运海, 黄维, 缪新, 郭红卫. 采用条形光栅相位图的液晶空间光调制器的标定 . 红外与激光工程, 2019, 48(7): 706005-0706005(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0706005
[5]	郭弘扬, 杜升平, 黄永梅, 付承毓. 液晶空间光调制器过驱动方法的FPGA实现 . 红外与激光工程, 2019, 48(7): 722002-0722002(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0722002
[6]	汪相如, 周庄奇. 液晶光学相控阵在高功率激光应用中的研究进展(特邀) . 红外与激光工程, 2018, 47(1): 103006-0103006(9). doi: 10.3788/IRLA201847.0103006
[7]	张洋, 刘海燕. 新型电光逻辑门的设计及计算机图形光谱 . 红外与激光工程, 2017, 46(1): 122003-0122003(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0122003
[8]	乌日娜, 李漫, 史瑞新, 邬小娇, 岱钦, 姚俊. 染料掺杂胆甾相液晶激光器的特性研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(3): 305002-0305002(4). doi: 10.3788/IRLA201746.0305002
[9]	罗海波, 张代军, 惠斌, 常铮, 徐保树. 基于SST模型的红外整流罩湍流换热数值计算 . 红外与激光工程, 2016, 45(7): 703002-0703002(9).
[10]	杜静, 汪相如, 黄子强, 胡国媛, 吴亮. 液晶的介电各向异性分布对液晶微带线特性的影响 . 红外与激光工程, 2016, 45(8): 820001-0820001(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0820001
[11]	贺小伟, 陈政, 侯榆青, 郭红波. 简化球谐近似模型的图形处理器加速求解 . 红外与激光工程, 2016, 45(6): 624002-0624002(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0624002
[12]	贺晓娴, 汪相如, 李曼, 胡明刚, 柳建龙, 邱琪. 液晶中波红外光学相控阵关键技术研究进展 . 红外与激光工程, 2016, 45(8): 830003-0830003(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0830003
[13]	黄大杰, 范薇, 张攀政, 李菁辉, 唐顺兴, 郭亚晶, 李学春, 林尊琪. 光寻址空间光调制器研制进展及性能测试 . 红外与激光工程, 2016, 45(9): 920001-0920001(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0920001
[14]	张作宇, 廖守亿, 张金城, 苏德伦, 闫循良. 基于物理模型的战场烟幕实时红外仿真 . 红外与激光工程, 2016, 45(4): 404004-0404004(8). doi: 10.3788/IRLA201645.0404004
[15]	吴鑫, 张建奇, 杨琛. JetsonTK1平台实现快速红外图像背景预测算法 . 红外与激光工程, 2015, 44(9): 2615-2621.
[16]	陈卫东, 于娜, 陈颖, 申远, 王文跃. 级联光子晶体Mach-Zehnder干涉仪的可调谐滤波特性 . 红外与激光工程, 2014, 43(12): 4023-4027.
[17]	佟庆, 荣幸, 张新宇, 桑红石, 谢长生. 用于测量和调控入射光偏振态的大面积阵列液晶器件 . 红外与激光工程, 2014, 43(2): 474-478.
[18]	陈茜, 邱跃洪, 易红伟. 基于GPU的星图配准算法并行程序设计 . 红外与激光工程, 2014, 43(11): 3756-3761.
[19]	张俊, 闫镔, 李磊, 闫培, 陆利忠, 张峰, 魏星. 采用高频能量的CT几何参数自标定方法 . 红外与激光工程, 2013, 42(9): 2540-2546.
[20]	付安邦, 张怀东, 张新宇, 桑红石, 季安, 谢长生. 中红外波段可调谐液晶法布里珀罗高光谱成像探测仪 . 红外与激光工程, 2013, 42(7): 1853-1857.

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2. 长春理工大学空地激光通信技术国防重点学科实验室,吉林长春130022

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孔悦（1988- ），女，硕士生，主要从事精密测控技术与仪器方面的研究。Email：yuekong705@163.com

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1. School of Opto-Electronic Engineering,Changchun University of Science and Technology,Changchun 130022,China;

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1. 长春理工大学光电工程学院,吉林长春130022; 2. 长春理工大学空地激光通信技术国防重点学科实验室,吉林长春130022

作者简介: 孔悦（1988- ），女，硕士生，主要从事精密测控技术与仪器方面的研究。Email：yuekong705@163.com

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1. School of Opto-Electronic Engineering,Changchun University of Science and Technology,Changchun 130022,China; 2. Fundammontal Science on Space-Ground Laser Communication Technology Laboratory,Changchun University of Science and Technology,Changchun 130022,China

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2. 长春理工大学空地激光通信技术国防重点学科实验室,吉林长春130022

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孔悦（1988- ），女，硕士生，主要从事精密测控技术与仪器方面的研究。Email：yuekong705@163.com

1. School of Opto-Electronic Engineering,Changchun University of Science and Technology,Changchun 130022,China;

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