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针对数字图像处理领域中单个像元之间相互独立的特性,采用图形处理单元(GPU)的CUDA可编程模型,从粗粒度和细粒度双层并行结构出发,结合对Block和Thread的合理调度,对边缘检测Roberts梯度算子进行了算法的并行化设计和实现。实验结果表明,该算法充分利用了GPU强大的浮点并行计算能力,运行效率明显优于常规的边缘检测算法,对高分辨率遥感影像并行处理技术发展提供了有益借鉴。