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第一篇：大学土木工程开题报告
1.课题名称：
钢筋混凝土多层、多跨框架软件开发
2.项目研究背景：
所要编写的结构程序是混凝土的框架结构的设计，建筑指各种房屋及其附属的构筑物。建筑结构是在建筑中，由若干构件，即组成结构的单元如梁、板、柱等，连接而构成的能承受作用(或称荷载)的平面或空间体系。
编写算例使用建设部最新出台的《混凝土结构设计规范》GB50010-2002,该规范与原混凝土结构设计规范GBJ10-89相比，新增内容约占15%，有重大修订的内容约占35%，保持和基本保持原规范内容的部分约占50%，规范全面总结了原规范发布实施以来的实践经验，借鉴了国外先进标准技术。
3. 项目研究意义：
建筑中，结构是为建筑物提供安全可靠、经久耐用、节能节材、满足建筑功能的一个重要组成部分，它与建筑材料、制品、施工的工业化水平密切相关，对发展新技术。新材料，提高机械化、自动化水平有着重要的促进作用。
由于结构计算牵扯的数学公式较多，并且所涉及的规范和标准很零碎。并且计算量非常之大，近年来，随着经济进一步发展，城市人口集中、用地紧张以及商业竞争的激烈化，更加剧了房屋设计的复杂性，许多多高层建筑不断的被建造。这些建筑无论从时间上还是从劳动量上，都客观的需要计算机程序的辅助设计。这样，结构软件开发就显得尤为重要。
一栋建筑的结构设计是否合理，主要取决于结构体系、结构布置、构件的截面尺寸、材料强度等级以及主要机构构造是否合理。这些问题已经正确解决，结构计算、施工图的绘制、则是另令人辛苦的具体程序设计工作了，因此原来在学校使用的手算方法，将被运用到具体的程序代码中去，精力就不仅集中在怎样利用所学的结构知识来设计出做法，还要想到如何把这些做法用代码来实现，
4.文献研究概况
在不同类型的结构设计中有些内容是一样的，做框架结构设计时关键是要减少漏项、减少差错，计算机也是如此的。
建筑结构设计统一标准(GBJ68-84) 该标准是为了合理地统一各类材料的建筑结构设计的基本原则，是制定工业与民用建筑结构荷载规范、钢结构、薄壁型钢结构、混凝土结构、砌体结构、木结构等设计规范以及地基基础和建筑抗震等设计规范应遵守的准则，这些规范均应按本标准的要求制定相应的具体规定。制定其它土木工程结构设计规范时，可参照此标准规定的原则。本标准适用于建筑物(包括一般构筑物)的整个结构，以及组成结构的构件和基础;适用于结构的使用阶段，以及结构构件的制作、运输与安装等施工阶段。本标准引进了现代结构可靠性设计理论，采用以概率理论为基础的极限状态设计方法分析确定，即将各种影响结构可靠性的因素都视为随机变量，使设计的概念和方法都建立在统计数学的基础上，并以主要根据统计分析确定的失效概率来度量结构的可靠性，属于“概率设计法”，这是设计思想上的重要演进。这也是当代国际上工程结构设计方法发展的总趋势，而我国在设计规范(或标准)中采用概率极限状态设计法是迄今为止采用最广泛的国家。
结构的作用效应 常见的作用效应有：
1.内力。
轴向力，即作用引起的结构或构件某一正截面上的法向拉力或压力;
剪力，即作用引起的结构或构件某一截面上的切向力;
弯矩，即作用引起的结构或构件某一截面上的内力矩;
扭矩，即作用引起的结构或构件某一截面上的剪力构成的力偶矩。
2.应力。如正应力、剪应力、主应力等。
3.位移。作用引起的结构或构件中某点位变(线位移)或某线段方向的改变(角位移)。
4.挠度。构件轴线或中面上某点在弯短作用平面内垂直于轴线或中面的线位移。
5.变形。作用引起的结构或构件中各点间的相对位移。变形分为弹性变形和塑性变形。
6.应变：如线应变、剪应变和主应变等。
极限状态 整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，此特定状态称为该功能的极限状态。极限状态可分为两类：
1.承载能力极限状态。结构或结构构件达到最大承载能力或达到不适于继续承载的变形的极限状态：
(1)整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡(如倾覆等);
(2)结构构件或连接因材料强度被超过而破坏(包括疲劳破坏)，或因过度的塑性变形而不适于继续承载; (3)结构转变为机动体系;
(4)结构或结构构件丧失稳定(如压屈等)。
2.正常使用极限状态。结构或结构构件达到使用功能上允许的某一限值的极限状态。出现下列状态之一时，即认为超过了正常使用极限状态：
(1)影响正常使用或外观的变形;
(2)影响正常使用或耐久性能的局部损坏(包括裂缝);
(3)影响正常使用的振动;(4)影响正常使用的其它特定状态。
结构设计的基本任务，是在结构的可靠与经济之间选择一种合理的平衡，力求以最低的代价，使所建造的结构在规定的条件下和规定的使用期限内，能满足预定的安全性、适用性和耐久性等功能要求。为达到这个目的，人们采用过多种设计方法。以现代观点看，可划分为定值设计法和概率设计法两大类。
1.定值设计法。将影响结构可靠度的主要因素(如荷载、材料强度、几何参数、计算公式精度等)看作非随机变量，而且采用以经验为主确定的安全系数来度量结构可靠性的设计方法，即确定性方法。此方法要求任何情况下结构的荷载效应S(内力、变形、裂缝宽度等)不应大于结构抗力R(强度、刚度、抗裂度等)，即S≤R。在20世纪70年代中期前，我国和国外主要都采用这种方法。
2.概率设计法：将影响结构可靠度的主要因素看作随机变量，而且采用以统计为主确定的失效概率或可靠指标来度量结构可靠性的设计方法，即非确定性方法。此方法要求按概率观念来设计结构，也就是出现结构荷载效应3大于结构抗力R(S>R)的概率应小于某个可以接受的规定值。这种方法是20世纪40年代提出来的，至70年代后期在国际上已进入实用阶段。我国自80年代中期，结构设计方法开始由定值法向概率法过渡。
面向对象编程
使创建Windows程序较为容易的关键技术是面向对象编程，或OOP。这种技术可以创建可重用组建，它是程序的组成模块。
第二篇：建筑工程开题报告
建筑工程开题报告
一、 选题的依据及意义
随着社会的发展，办公楼的发展日新月异，它的设计有很强的时代性、技术性，它与现代信息技术和经济发展有着密切联系。随着经济的发展和城市化进程的加快，大量人口涌入城市，此时框架的办公楼为人们提高了足够的工作空间。同时框架结构不仅承载力大、自重轻和抗震性能好，而且其造价低、材料来源广、耐火性好、构刚度大但是现在社会的的工作压力的增加，在以后的不管是办公建筑还是办公环境都必须充满人性化。本工程的体型采用单一体型中的矩形，其特特点是具有明显的主从关系和组合关系，造型统一，简洁，轮廓分明。 我选择这一课题由有助于把大学四年中所学到的知识做一个系统的复习和总结，并加得以应用，提高我独立动手的能力和独立解决建筑设计，结构设计，施工组织设计的能力，还能更好的掌握建筑施工图，结构施工图的绘制方法，为今后的工作打下坚实的基础。
二、 国内外研究现状及发展趋势（含文献综述）
随着建筑业的发展，目前多层和高层建筑逐渐增多，钢筋混凝土框架结构是其主要形式，虽说它的钢筋及水泥用量都比较大，造价也比混合结构高，但它具有梁柱承重，墙体只起分隔和围护的作用，房间布置比较灵活，门窗开置的大小、形状都较为自由的特点。人们可以根据自己的喜好充分利用其使用空间，满足了使用者在使用上的不同要求。因此，框架结构房屋越来越多的受到人们的青睐。
框架结构是由梁和 柱 组成承重体系的结构。主梁、柱和基础构成平面框架，各平面框架再由联系梁连接起来而形成框架体系。框架结构的最大特点是承重构件与围护构件有明确分工，建筑的内外墙处理十分灵活，应用范围很广。这种结构形式虽然出现较早，但直到钢和钢筋混凝土出现后才得以迅速发展。根据框架布置方向的不同，框架体系可分为横向布置、纵向布置及纵横双向布置三种。横向布置是主梁沿建筑的横向布置，楼板和连系梁沿纵向布置，具有结构横向刚度好的优点，实际采用较多。纵向布置同横向布置相反，横向刚度较差，应用较少。纵横双向布置是建筑的纵横向都布置承重框架，建筑的整体刚度好，是地震设防区采用的主要方案之一。
三、 本课题研究内容
整个毕业设计分为建筑设计，结构设计以及施工组织设计
建筑设计具体设计中，建筑图要满足相关规范的要求，根据实际情况选择建筑方案，考虑到使用，美观，符合办公目的等各方面的要求。体现现代办公中的人性化要求
结构设计：结构设计包括结构设计和绘制结构图两方面。结构计算要求完成基础设计，平面框架结构设计，楼盖设计，楼梯阳台雨棚等结构的设计。本次设计中采用手算和电算两种方法，要求手算一榀框架，采用D值法和分层分析法来完成，电算采用PKPM结构计算软件。 施工组织设计：尽可能采用先进的施工技术和组织提高生产率，保证工程质量，满足设计要求。合理布置施工平面图。
四、 本课题研究方案
1、建筑设计：
1）建筑设计说明：简单阐明设计依据、建筑功能的分区、建筑等级、建筑类别、防火等级、建筑面积、建筑物的绝对高程或相对周边建筑物的相对高程，交代屋面的设计功能（上人或不上人），说明建筑施工图未表述的各类建筑做法；
2）画各层建筑平面图：应标注建筑物平面的轴线尺寸、总尺寸、门窗相对尺寸，标注各房间的名称及其使用面积，卫生间应画厕位的布置并交代其做法，画洗水池的布置等；
3）画屋面排水平面图：应标注建筑物平面的轴线尺寸，标注屋面排水组织方式，雨落管位置及大小，注明各结点做法或引出另画大样图，必要的附注；
4）画主立面图一个：应显著反映建筑物各部分尤其是门、窗的相对关系，必要的附注；
5）画主要剖面图各一~两个：必须包含一个主楼梯间的剖面，剖面图中应标注各楼层建筑标高，门、窗尺寸及门、窗与楼、地面的相对标高，可在图中标注楼地面或顶棚做法，必要时，可局部放大另画图表示；
6）其它必要的大样图：平面图或剖面图中交代的局部大样图，天沟造型、楼梯或阳台栏杆等大样。
2、结构设计（用“混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图”——03G101 制图）：
1）结构设计说明：阐明结构类别、设计使用环境类别、建筑抗震设防类别、框架抗震等级、屋面活荷载、各功能用房的活荷载设计值、填充墙做法、结构材料的选用、其他结构构造措施等；
2）画各层结构平面布置图：标注楼面、屋面的结构构件（框架、梁、板、柱、墙等）名称及其布置，标注楼面、地面、屋面的结构标高（建筑标高扣除装修层的厚度），在图中写必要的附注；
3）计算各屋面及楼面的面荷载：
按钢筋混凝土原理或混凝土结构设计规范估算屋面板、楼面板的厚度（按经济跨厚比估算） 按自上而下的顺序累计屋面各结构层荷载，如，恒载=防水层荷载+结合层荷载+找平层荷载+屋板自重+顶棚荷载+„„， 活载=普通屋面活荷载+„„；
按自上而下的顺序累计及楼面各结构层荷载，如，恒载=地砖贴面荷载+楼板自重+顶棚荷载+楼面活荷载+„„，活载=普通楼面活荷载+„„；
4）一根连梁、一根单梁的设计：
按钢筋混凝土原理或混凝土结构设计规范估算梁高h，（按常用截面高宽比定）
梁或墙上线荷载（含恒载、活载）计算：
连梁、单梁的内力计算：按结构力学的方法计算连续梁、或单梁的内力：弯矩M、剪力V、扭矩T（有的时候存在）、梁端反力Ri。
按钢筋混凝土设计原理或混凝土结构设计规范设计梁的截面：尺寸校验，钢筋、混凝土强度等级的确定，梁截面的配筋，其它构造措施的确定。
的截面、配筋、构造，表示不了的构造措施可写在结构设计说明或本图的附注中。
5）建筑大样图配筋，具体计算方法类同于梁的设计，画截面配筋图，必要时配以附注说明；
6）一榀钢筋混凝土框架的设计：
计算框架梁、框架柱上的荷载：梁上的竖向横载、活载，柱顶或柱间水平荷载(必要时计算水平地震作用、风荷载)；
按教材《混凝土结构设计》中的分层法计算竖向荷载作用下的内力；
按教材《建筑结构抗震设计》或《混凝土结构设计规范》的要求确定建筑物抗震抗震设防烈
度，框架抗震等级，并按此确定地震作用的计算方法及抗震构造措施；
按教材《混凝土结构设计》或《高层建筑结构设计》中的D值法或反弯点法计算框架在水平荷载作用下的内力；
按教材《混凝土结构设计》或《高层建筑结构设计》中的内力组合原则，内力进行组合，确定框架各控制截面的最不利内力组合，计算控制截面的配筋；
按教材《建筑结构抗震设计》或《混凝土结构设计规范》的要求，综合考虑以上各款，具体确定框架的构造措施，弥补计算的欠缺，加强框架易损、易坏部位的构造。
在结构平面图中，用平法标注框架的截面配筋、构造，表示不了的构造措施可写在结构设计说明中。
7）二层楼面的楼板配筋设计：
参照教材《混凝土结构设计》中的楼盖设计步骤设计：尽量采用现浇钢筋混凝土双向板肋梁楼盖，分离式配筋；
计算二层楼面各板配筋，根据楼面结构的具体条件，确定构造做法；
将板的配筋标注于图中，标注楼面的结构标高，标注板厚，在图中写必要的附注；
8）一个楼梯间（含梯段板）的设计：
选型，根据结构的具体条件，选择楼梯形式：当梯段进深不大（3m左右）时，可选做板式楼梯；当梯段进深较大（>3.9m）时，宜选做梁式楼梯。
参照教材《混凝土结构设计》中的楼梯设计方法计算梯段板（含梯段梁）、平台梁、平台板，并计算平台梁或梯段梁的反力，以校验墙体或框架梁的局部承载力；
画楼梯间的结构平面布置图，画楼梯梁、梯段板、平台梁、平台板等构件的施工图，在图中写必要的附注。
3 、施工组织设计：
根据建筑施工图和结构施工图，编制红谷滩某办公楼的施工组织设计，主要内容为：
1）施工组织设计说明书。
1、工程概况及主要分项工程的工程量。
2、主要分部工程的施工方案（如土方基础、结构、构件安装、砖、砌体工程、脚手架工程等。包括主要周转材料机械设备的详细计划）。
3、主导工程施工设计。
4、单位工程施工进度计划。
5、主要材料用量及仓库、场地、临时设施汇总。
6、单位工程施工平面布置。
7、单位工程主要技术经济指标。
8、画主导工程网络图
9、画单位工程施工进度计划表即横道图
10、画单位工程施工平面图
五、 研究目标、主要特色及工作进度
设计研究目标是掌握钢筋混凝土框架结构建筑的设计过程和如何编制钢筋混凝土框架结构施工组织设计。
其主要特点是柱网布置灵活，论文便于获得较大的使用空间．延性较好。横向侧移刚度较小。因此适用需要大空间的、层数不宜太多、房屋的高度不宜太高的建筑，其建筑特点是结构牢固，建设时间短，建筑物的墙体不承受重力荷载，为非承重墙。
设计进度要求：
第3.5 周至第5 周半，参加工程实习，要求另祥。
第1 周周 1 上午布置设计任务书。
第1 周周 2 上课，讲解设计任务书及本次设计的总体要求。具体布置建筑设计任务，讲解建筑设计的具体内容，开始建筑方案设计；
第 1周周 5 上午9：00始，交 建筑设计方案草稿；
第2 周周 2 上午9：00始，交 建筑图（平面图、立面图、剖面）初稿；
第 2周周5 上午9：00始，交 建筑图修改稿，建筑设计说明初稿；
第3 周周2 上午9：00始，交 建筑设计说明修改稿，建筑大样初稿；
第3 周周5 上午9：00始，交 建筑大样修改稿。
第4 周周 2 上午9：00始，交 所有建筑设计的正稿，交开题报告。
第6 周周1 上午9：00始，上课——结构设计课，布置设计任务及要求；
第6 周周2 上午9：00始，交 各层楼、屋面结构平面布置图初稿；
第6 周周5 上午9：00始，交 各层楼、屋面结构平面布置图修改稿，结构荷载计算书初稿；
第 7周周2 上午9：00始，交 结构荷载计算书修改稿，框架计算书（内力、配筋）初稿； 第7 周周5 上午9：00始，交 框架计算书修改稿，二层楼面板配筋计算初稿；
第 8周周2 上午9：00始，交 二层楼面板配筋计算修改稿，框架施工图初稿（平法示）； 第 8周周5 上午9：00始，交 框架施工图修改稿，二层楼面板配筋施工图初稿；
第 9周周2 上午9：00始，交 二层楼面板配筋施工图修改稿，结构构件（连梁、梯等）计算书（内力、配筋）初稿；
第 9 周周5 上午9：00始，交 结构构件计算书修改稿。结构设计说明初稿；
第10 周周 2 上午9：00始，交 结构设计说明修改稿，结构构件施工图初稿（平法示）； 第 10 周周5 上午9：00始，交 结构构件施工图修改稿，基础选型、平面布置初稿； 第 11 周周2 上午9：00始，交 基础选型、平面布置修改稿，基础大样设计及基础计算初稿；
第 11 周周5 上午9：00始，交 基础设计修改稿及全部结构设计文件。
第 12 至第15 周，参加施工设计，要求另祥。第 16 周答辩。
六、参考文献
1、http://www.51lunwen.com/tuijiankaiti/ 房屋建筑学及结构力学教材；
2、“结构设计原理”及”地基基础”教材；
3、“建筑结构荷载规范”（GB50009-2001）；
4、“砼结构设计规范”（GB50010-2002）及相应的教材；
5、“建筑地基基础设计规范”（GB50007-2002）及相应的教材；
6、“建筑桩基技术规范“（JGJ94-2008）及相应的教材；
7、“建筑抗震设计规范”（GB50011-2001）及相应的教材；
8、“混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图”——03G101制图；
9、简明建筑结构设计手册或静力结构计算手册；
10、建筑设计资料集及结构设计资料集。
第三篇：大学土木工程开题报告
题目：某综合楼建筑结构与施工组织设计
一.毕业设计综述
(一)毕业设计题目及背景
我的毕业设计是对某综合楼建筑结构与施工组织设计，本工程项目位于武昌某新建院校教工住宅区南侧临城市主要干道珞瑜路。建筑层数6层，底层设商店，经营百货什会综合服务，居住对象为城市机关职工。建筑面积为3800m2。
1 气象、水文、地质资料：
平均气温16.8℃
平均最高21.3℃ 平均最低13.2℃
最高气温41.3℃ 最低-14.9℃
风向常年北、东北，夏季南、东南
降雨量全年1203.1mm，小时最大降雨量93.6mm
基本风压0.35kN/m2
基本雪压0.40kN/m2
地耐力250kPa
地下水 地下平均水位低于室内地面以下2.5m，无侵蚀性
地震烈度：6度 按不设防考虑。
2 综合楼设计要求任务
按城市规划要求建筑层数6层，底层设商店，经营百货什会综合服务，居住对象为城市机关职工。建筑面积为3800m2。
1.住宅部分
建筑面积 3100m2
居住户数 40户
户型 二室一厅及二室半一厅各占50%
2.商店部分
建筑面积约 700m2
营业厅面积 550～600m2
仓库及办公面积 100～150m2
(二)毕业设计研究意义
本次设计的课题来源于工程实际，对我来说有很大的现实意义：
(1)通过该项目设计，可以对我大学四年以来所学的专业知识进行综合应用，不但使我各方面的知识系统化，而且使所学知识实践化。
(2)使我了解并且掌握建筑设计的全过程，培养我独立分析解决实际问题的能力及创新能力，并锻炼我调查研究、收集资料、查阅资料及阅读中外文文献的能力。
(3)在设计中还涉及到很多计算机软件，如绘图软件AutoCAD和天正，结构计算的PKPM及等软件，通过对这些软件的应用，更能提高我对计算机的应用能力。
所有的这些，都为我今后从事土木工程设计与施工奠定基础。
(三)国内外相关研究情况
随着人们经济水平的发展，商业活动的急剧增加，商务公寓近些年来在国内外应用而生。它避免了商与住之间的横向互扰，其户型格局和商务配置都能够全面适应公司化办公的需求。商务公寓一产生便是一种热销状态冲击着市场，令人刮目相看。
在商务公寓的建筑过程中，一些大跨度、预应力结构形式被广泛采用，随着建筑科学的不断发展，将会有更多的结构形式被应用于商务公寓的建筑当中
目前，在抗震设防地区，钢筋混凝土框架结构是一种应用比较多的建筑结构形式。混凝土结构具有强度高、抗震性能好的优点。框架结构体系具有整体性好、建筑平面布置灵活、使用空间大、延性较好、施工方便、经济性好等优点。常用于体型较规则、刚度较为均匀的建筑。但其整体侧向刚度较小，水平力作用下侧向变形较大，所以建筑高度受到限制，非结构构件破坏比较严重。当高度大、层数相当多时，结构底部各层不但柱的轴力很大，而且梁和柱由水平荷载所产生的弯矩和整体的侧移亦显著增加，从而导致截面尺寸和配筋增大，对建筑平面布置和空间处理，就可能带来困难，影响建筑空间的合理使用，在材料消耗和造价方面，也趋于不合理，故一般适用于建造不超过15层的房屋。
二、本设计的主要内容和拟采用的设计方案、设计方法或措施
(一)研究的主要内容
1.建筑设计部分
建筑设计就是根据设计任务书要求并结合相应的建筑设计规范以及实际情况确定预设建筑物的平面形状，立面外观，侧面外观，单层平面尺寸，以及建筑物的层数，完成建筑平面、剖面及立面设计;由功能分区的相关原则确定建筑物各部分的功能，最终初步确定出建筑设计部分。
2.结构设计部分
结构设计就是根据建筑设计方案及设计原始资料，选择结构体系，布置结构构件(柱网、框架梁、次梁、缝的设置，铺板方向等)，进行结构计算，确定构件配筋，整理计算书并绘制结构施工图。
施工组织设计部分，首先是确定建筑各部分施工方案和施工方法以及机械选择，然后是施工进度安排，主要是工程量和相应劳动量的计算，同时确定施工平面布置、安全和质量的保障措施等
(二)研究的方案、方法
1.建筑设计：通过毕业实习、参观实体建筑、查阅相关规范图集确定建筑方案。
2.结构计算：
结构计算采用框架结构近似计算法，求竖向荷载作用下的内力用弯矩分配法;求水平荷载作用下的内力时用D值法进行计算。
结构部分计算的大概步骤：
(1)恒荷载、活荷载、风荷载荷载计算
(1)确定梁柱截面尺寸
(2)竖向荷载作用下框架的内力计算
(3) 风荷载作用下框架的内力计算
(4) 框架梁柱配筋
(5) 板的配筋计算
(6) 楼梯配筋
(7) 基础的设计及配筋计算
三、本课题研究的重点及难点，前期已开展工作
研究重点：选择结构体系、布置结构构件(柱网、框架梁、次梁、缝的设置，铺板方向等)、建筑功能分区、水平及竖向荷载作用下内力验算、内力组合、截面设计(截面尺寸、配筋计算)及施工图绘制。
难点：框架结构设计计算、水平荷载作用下的内力计算、竖向荷载作用下内力验算、内力组合、截面设计(截面尺寸、配筋计算)。
前期已开展工作：认真熟悉设计任务书，参观本设计实体建筑，参加了毕业实习，查阅并收集相关规范资料，仔细参考、阅读设计实例，还查找并翻译了相关外文资料。
四、完成本课题的工作方案及进度计划(按周次填写)
毕业实习、熟悉任务书、确定建筑方案绘制方案草图 第1～3周
结构方案设计及结构布置 第 4 周
结构计算 第5～12周
绘制施工图 第13～15周
整理建筑说明书及结构计算书 第16～17周
整理图纸、答辩 第18 周
第四篇：软件工程毕业论文开题报告
软件工程毕业论文开题报告范文
一.研究背景、概况及意义
1.研究背景
随着科学技术的飞速发展,越来越多的大规模科学和工程计算问题对计算机的速度提出了非常高的要求。在图像处理方面,大规模的地形匹配、神经网络计算及其他计算量大的任务都需要计算机具有强大的计算性能。近年来,微处理器的性能不断提高,高速局域网的不断发展,可以利用相对廉价的微机通过高速局域网构建高性能的并行集群计算系统。与传统的超级计算机相比,并行集群计算系统具有较高的性价比和良好的可扩展性,可以满足不同规模的大型计算问题。
在数字图像处理中，图像匹配是根据已知一幅图像在陌生图像中寻找对应子图像的过程，它在计算机视觉、航空遥感、医学图像、飞行器制导等领域具有广泛的应用。目前，图像匹配算法很多，基于灰度匹配算法简单、精度高，但计算量大、对旋转形变等敏感。基于特征匹配方法计算量小，对灰度变化、形变及遮挡等有较好的适应性，但它取决于特征提取的质量，匹配精度不是很理想。基于神经网络和遗传算法具有良好的并行性和非线性全局作用，良好的容错和记忆能力，但计算代价高、参数选取对结果影响大。其中经典的灰度相关算法具有匹配精度高，易于硬件实现等特点，但计算量大、速度慢，应用受到限制。现今针对灰度相关匹配改进的算法较多，如灰度归一化相关匹配，基本上是从相似性度量的函数着手进行算法的改进，但很多是基于串行处理。随着近几年硬件的飞速发展，使得传统的大型工作站可由多微机的集群系统代替，从而使得计算量大的问题可由后者解决。在图像处理的研究中，并行处理的引入极大地缩短了计算时间，成为图像处理中的一种重要手段。本文基于灰度相关匹配进行并行化处理、改进，提高运算速度。
2.国内外研究概况
目前，MPI(Message Passing Interface) 是比较流行的并行计算开发环境之一。MPI是一个并行计算消息传递接口标准,由MPI论坛(MPI Forum)推出,制定该标准的目的是提高并行程序的可移植性和开发效率。MPI论坛是由欧美主要的并行计算机生产商、大学、政府实验室和工厂研究人员组成的一个非官方组织。MPI论坛在1994年6 月正式推出了MPI的第一个版本MPI1.0 ,又于1995 年6 月推出了MPI1.1 ,对原有的版本进行了修改、完善和补充。1997年7月推出的MPI2.0版本中,又加入了远程存储访问、并行I/O、动态进程管理等内容。MPI现在已经成为产业界广泛支持的'并行计算标准。
3.现实意义
现今针对灰度相关匹配改进的算法较多, 如灰度归一化相关匹配，基本上是从相似性度量的函数着手进行算法的改进，但很多是基于串行处理。随着近几年硬件的飞速发展, 使得传统的大型工作站由多微机的集群系统代替，从而使得计算量大的问题可由后者解决。在图像处理的研究中，并行处理的引入极大地缩短了计算时间, 成为图像处理中的一种重要手段。本文基于灰度相关匹配进行并行化处理，并对其进行适当的改进，以提高运算速度。
二.研究主要内容
研究内容：
基于并行计算在高性能计算中的优势并根据图像处理的特点，探讨了并行计算在图像处理中的应用。给出了图像并行处理的一般过程,并用具体例子作以说明，同时也给出了如何提高图像并行处理效率的一些措施。
1 软件工具的选择
已有若干并行编程软件包可供选择，例如PVM ( ParallelVirtualMachine)，MPI ( Message Passing Interface)，Express，Pthreads等，但是，其中只有PVM，MPI是针对网络多计算机系统(或工作站集群系统)设计的。前者提供了一种支持异构或同构计算机间消息传递的软件环境，适合于多种硬件结构,包括运行Linux、UNIX操作系统的PC机。它可以用C或者Fortran编程。而MPI具有和PVM 类似的比较强大的功能。与PVM一样，它可以用C或者Fortran编程，并且也适合于多种硬件结构，包括运行Linux、Windows、NT操作系统的PC机。但它是被推荐的一种适用于消息传递型多计算机系统的并行软件编程标准。因此，它不仅实用，可移植、高效灵活，而且将有更广泛的推广价值。此外，它的许多版本与实现,如MPICH、CHIPM、LAM等都可以在网上免费下载，这为图像并行处理的研究提供了十分有利的条件。在我们研究图像并行处理时，选择了MPI作为并行程序设计工具。
2 并行图像处理算法的实现图像处理的并行求解过程，一般分为以下几个步骤：
(1) 对图像处理问题进行抽象，建立算法串行模型;
(2) 对算法串行模型进行分析，找出算法模型中需要并行处理的部分，确定算法并行实现方法建立算法并行模型的描述;
(3) 用并行计算语言实现并行算法;
(4) 在并行集群计算系统上运行，调试并行算法。
3 并行图像处理具体算法实例：
灰度匹配是数字图像处理中一项重要的技术，以往的匹配方法虽然精确度高，但计算量大、时间长。针对这一问题，将基于MPI(Message Passing Interface)的集群并行处理思想引入到图像灰度匹配中，对待匹配的图像采用数据分割处理，结合并行处理的一般步骤对图像灰度匹配进行并行建模、实现，对传统的图像灰度匹配算法进行并行化改进，试验结果表明并行化处理能显著地缩短灰度匹配时间，达到较高的加速比和效率。通过对图像灰度匹配的并行化处理，验证了并行计算的高性能。
研究目标：
灰度匹配是数字图像处理中一项重要的技术，以往的匹配方法虽然精确度高，但计算量大、时间长。针对这一问题，将基于MPI(Message Passing Interface)的集群并行处理思想引入到图像灰度匹配中，对待匹配的图像采用数据分割处理，结合并行处理的一般步骤对图像灰度匹配进行并行建模、实现，对传统的图像灰度匹配算法进行并行化改进，试验结果表明并行化处理能显著地缩短灰度匹配时间，达到较高的加速比和效率。通过对图像灰度匹配的并行化处理，验证了并行计算的高性能。
三.研究步骤、方法及措施
研究步骤与方法
本课题将先从理论上提出解决办法，再从实践中不断验证断修正理论模型最后开发出一个初步的应用系统。立足于并行计算在图像处理方面的应用，致力于研究MPI在灰度匹配上的具体应用。
可能遇到的问题及采取的措施
1. 图像处理的并行模型的选择以及实现
2. 分析并行量大时和并行量小时等多种情况的比较。
四.研究进度计划
研究工作的总体安排和进度：
1. 20XX.2.21-20XX.3.6 查阅相关文档、确定论文题目
2. 20XX.3.7-20XX.3.20 撰写开题报告，调研项目所用的并行计算技术
3. 20XX.3.21-20XX.3.23 文献综述
4. 20XX.3.24-20XX.4.19 项目开发，大体完成
5. 20XX.4.20-20XX.4.24 外文翻译
6. 20XX.4.25-20XX.5.6 论文一稿
7. 20XX.5.7-20XX.5.8 中期检查
8. 20XX.5.9-20XX.5.31 论文二稿
9. 20XX.6.1-20XX.6.5 论文三稿
10. 20XX.6.6-20XX.6.10 论文定稿，准备答辩材料
五.参考文献
[1] 陈国良,安虹. 并行算法实践[M]. 北京:高等教育出版社。
[2] 都志辉. 高性能计算之并行编程技术―――MPI并行程序设计[M]. 北京:清华大学出版社。.
[3] SCH ISTAD AH, JA IN SOTBERG AK. Texture Fusion and FeatureSelection App lied to SAR Imagery [J]. IEEE Transactions on Ge2osience and Remote Sensing, 1997, 35 (2) : 475 - 478.
[4] UNSERM. Texture classification and segmentation usingwavelet frames[J]. IEEE Transactios Image Processing, 1995, 4 (11): 1549 - 1560.
[5] SIMARD M,DEGRAND I G. Analysis of Speckle Noise ContributiononWavelet Decomposition of SAR Images[J]. IEEE Transactions onGeoscience and Remote Sensing, 1998, 36 (6) : 1953 - 1962.
[6] BARALD I A , PARM IGGIAN F . An Investigation of the TextureCharacteristics Associated with GrayLevel Co2occurrenceMatrix Sta2
