基于CUDA的多尺度Retinex图像增强算法实现

多尺度Retinex图像增强是一种基于色彩恒定理论的图像增强算法,算法增强效果好,但随着图像分辨率的提高计算时间显著增加。分析并利用计算统一设备架构(CUDA)图形处理器(GPU)的并行处理特性,提出了一种基于CUDA的多尺度Retinex图像增强并行算法,将多尺度高斯滤波、对数空间差分和动态范围压缩等计算非常耗时的模块采用并行方式放在GPU中进行计算。实验结果表明所提算法能显著提高计算速度,随着图像分辨率的增加,最大加速比超过100倍。     

模糊多尺度Retinex彩色图像增强

由于中心环绕Retinex算法中假设场景中光照是平缓变化的,所以在图像明暗对比强烈处易出现光晕现象。针对Retinex传统算法的固有缺陷,结合MSRCR算法在色彩恢复上的优势,提出了一种模糊多尺度Retinex彩色图像增强方法（FMSRCR）。FMSRCR使中心环绕空间对比运算仅在光照强度相近的区域中进行,克服了光照不均的影响。同时采用自适应高斯模,减少了卷积运算量。通过实验证明该方法是有效的。     

基于多尺度Retinex的雾天降质图象增强算法

雾天图象受到严重退化,大大降低了图象的使用价值。利用Retinex理论的颜色恒常性,通过提取照度分量来去除雾天对图象的退化作用。指出MSR算法处理雾天图象的不足,提出将MSR算法处理结果与原图象结合的改进方法:引入原图象对数分量和颜色信息,以保留原图象亮度的全局对比度和恢复平坦区域的颜色;提出进一步增强雾天图象细节信息的方法:将MSR处理结果与边缘增强的原始图象相结合,然后对输出图象各颜色分量先进行正态截取,再统一拉伸到显示设备的动态范围。实验结果表明,该方法能取得较好的图象去雾效果。     

多尺度Retinex算法在自动目标识别中的应用

自动目标识别中图像增强是进行图像特征提取及匹配最为关键的预处理阶段。本文以车牌识别系统中恶劣条件下拍摄的车辆图像为研究对象,提出了基于多尺度Retinex降质图像增强方法。实验结果表明,该算法对自动目标识别中降质图像有很好的增强效果。     

一种多分辨多尺度的Retinex彩色图像增强算法

针对Retinex算法的缺点与不足,提出了一种改进的中心/环绕函数,以及图像增强分辨度概念。利用Retinex算法中图像增强分辨度与尺度之间对图像增强效果的互补特性,提出了多分辨多尺度的Retinex（Multi-Resolution and Multi-Scale Retinex,MRMSR）彩色图像增强算法。实验过程中,采用图像质量主观评价法和图像质量客观评价法相结合的方式,对多幅彩色图像进行了算法验证,并与MSR、MSRCR等算法进行比较。实验表明,MRMSR算法具有较好的图像增强效果,其图像增强效果明显优于其他算法,并能够有效地降低尺度对图像增强的影响。     

多尺度Retinex算法在简牍图像增强中的应用

简牍图像增强是简牍文字修复和文字信息提取最为关键的一个步骤.以长沙简牍博物馆收藏的简牍文物为实物模型,以该馆提供的简牍数字图像为研究对象,提出了基于多尺度Retinex(MSR)算法的简牍图像增强方法,论述了本算法的原理及实现方法.采用MSR算法来消除光照对简牍图像的退化影响,以达到增强图像暗区细节信息的目的;同时针对MSR输出图像偏暗,提出了直方图拉伸算法.试验结果表明:本算法能够提高简牍图像对比度的同时,能显著地增强图像暗区的细节信息并且使简牍图像具有较好、较高的色彩保真度.本方法克服了目前常规的图像增强方法的不足,能够满足简牍考古人员的要求.     

改进的多尺度Retinex图像增强算法

针对多尺度Retinex算法在图像增强的过程中,存在着算法运算量大的问题,提出了一种基于快速二维卷积和多尺度连续估计的算法。该算法充分利用二维图像高斯卷积的可分离性和多尺度照射光连续估计的可行性,降低了Retinex算法的复杂度。同时对于增强后图像色彩容易失真的现象,提出了一种去极值的直方图裁剪法,用于保持图像色彩信息和提高对比度。实验结果表明,这些改进可以有效提高算法运行速度和改善图像增强效果。     

多尺度Retinex算法的分析与改进

传统Retinex算法中,从图像中完全去除亮度分量而使用反射分量来增强效果。通常图像光照变化并非平缓,使得结果图像视觉效果缺乏协调。对此提出一种改进的Retinex算法,通过再处理亮度分量,得到平缓的亮度图像并补偿到反射分量从而改善增强效果,使用均值模版代替高斯模版以减少计算的时间,同时利用拉普拉斯算子加入图像边缘细节特征。实验通过处理低对比度、低亮度的X光射线将改进的Retinex方法与其他各种增强算法进行对比。对实验结果的定性和定量分析表明了该改进算法的有效性。     

基于多尺度Retinex的自适应图像增强方法

介绍了一种基于MSR的自适应图像增强的方法,能够较好地自动处理由于云雾、雨天等天气原因和光照不足导致的景物不清、视觉质量差和对比度低的图像,提升多种类型的图像视觉质量.通过对实验的结果以及算法的普适性进行比较和分析,证明了该方法是有效的.     

一种基于多尺度Retinex算法的图像去雾方法

在有雾天气条件下拍摄的图像,由于大气的散射作用,导致图像的内容模糊不清,对比度下降,给交通系统及户外视觉系统的应用带来严重的影响。通过改进大气物理退化模型,在多尺度Retinex算法MSR(Multi-Scale Retinex)的基础上,提出一种新的去雾方法。该方法根据雾天成像机理对图像建立模型,再根据MSR算法对建模后的图像进行处理。实验表明,该方法能有效去除雾化效果,实现彩色退化图像的复原。     

基于CUDA的并行加速渲染算法

GPU可以快速有效的处理海量数据,因此在近些年成为图形图像数据处理领域的研究热点。针对现有GPU渲染中在处理含有大量相同或相似模型场景时存在资源利用率低下和带宽消耗过大的问题,在原有GPU渲染架构的基础上提出了一种基于CUDA的加速渲染方法。在该方法中,根据现有的GPU渲染模式构建对应的模型,通过模型找出其不足,从而引申出常量内存的概念;然后分析常量内存的特性以及对渲染产生的作用,从而引入基于常量内存控制的方法来实现渲染的加速,整个渲染过程可以通过渲染算法进行控制。实验结果表明,该方法对解决上述问题具有较好的效果,最终实现加速渲染。     

基于CUDA的数字化放射图像重建算法

为了提高重建图像的速度及质量,利用CUDA（compute unified device architecture）架构下GPU（graphic processing unit）的多核并行运算能力,将光线投射的几何变换、场景遍历和渲染三个步骤在可编程图像硬件中实现,降低模拟所需的时间;利用3D纹理、光线程基元的同步遍历机制及不透明度提前终止,在不影响成像质量的前提下,减少生成最终模拟效果所需的时间。实验结果表明,该算法不仅可以提高重建的速度,而且成像质量较好。     

基于CUDA的Kirchhoff叠前时间偏移算法设计与实现*

Kirchhoff叠前时间偏移是地震数据处理中最耗时的常用模块之一。为加快计算和显示速度,针对CUDA平台多处理器流水线特性,对传统Kirchhoff叠前时间偏移算法在CUDA平台上进行了重新设计,包括基于CUDA的Kirchhoff叠前时间偏移算法、基于CUDA的纵波波动方程算法和GPU与CPU间的通信算法三个子算法。所有算法在NVIDIA GeForce 8800 GT系统上编译实现,通过对比相同数据在Intel Core2Due CPU 2.0 GHz的地震偏移,综合分析和实验结果表明,基于CUDA     

基于CUDA的并行粒子群优化算法研究及实现

应用图形处理器(GPU)来加速粒子群优化(PSO)算法并行计算时,为突出其加速性能,经常有文献以恶化CPU端PSO算法性能为代价。为了科学比较GPU-PSO算法和CPU-PSO算法的性能,提出用"有效加速比"作为算法的性能指标。文中给出的评价方法不需要CPU和GPU端粒子数相同,将GPU并行算法与最优CPU串行算法的性能作比较,以加速收敛到目标精度为准则,在统一计算设备架构(CUDA)下对多个基准测试函数进行了数值仿真实验。结果表明,在GPU上大幅增加粒子数能够加速PSO算法收敛到目标精度,与CPU-PSO相比,获得了10倍以上的"有效加速比"。     

GPU‐accelerated finite‐difference time‐domain method for dielectric media based on CUDA

The simulation of electromagnetic (EM) waves propagation in the dielectric media is presented using Compute Unified Device Architecture (CUDA) implementation of finite‐difference time‐domain (FDTD) method on graphic processing unit (GPU). The FDTD formulation in the dielectric media is derived in detail, and GPU‐accelerated FDTD method based on CUDA programming model is described in the flowchart. The accuracy and speedup of the presented CUDA‐implemented FDTD method are validated by the numerical simulation of the EM waves propagating into the lossless and lossy dielectric media from the free space on GPU, by comparison with the original FDTD method on CPU. The comparison of the numerical results of CUDA‐implemented FDTD method on GPU and original FDTD method on CPU demonstrates that the CUDA‐implemented FDTD method on GPU can obtain better application speedup performance with reasonable accuracy. © 2016 Wiley Periodicals, Inc. Int J RF and Microwave CAE 26:512–518, 2016.     

基于Multi-Scale Retinex模型的肝脏超声图像增强算法

基于多尺度Retinex (Multi-scale Retinex,MSR)模型的图像增强方法是一种基于人眼视觉原理的图像增强方法,能同时有效实现图像的动态范围压缩和颜色保真.本文融合Retinex理论,采用3个尺度的Retinex算法对肝脏超声图像进行增强处理,提取经MSR算法增强处理后的正常肝脏和脂肪肝图像的灰度均值、对比度和信息熵参数,并与直方图均衡化算法、同态滤波算法进行对比.实验结果表明:肝脏超声图像经MSR算法增强处理后,提高了图像特征参数(对比度、信息熵)的区分度,增强了图像暗区的对比度和清晰度,改善了图像视觉质量,能有效辅助临床诊断.     

一种改进的基于CUDA的纹理映射和光线投射结合的体绘制算法

针对传统的基于GPU的光线投射算法绘制效率较低的问题,利用CUDA架构的并行计算特性和对三维纹理的处理能力进行改进和优化.将体数据映射为三维纹理,利用CUDA三维数组进行存储与绑定,纹理拾取的浮点返回值利用线性滤波进行平滑.在传输函数的设计中引入中心差分梯度幅值增强对体数据边界面的绘制效果.每条光线的求交及颜色积累采用并行计算,按照由前向后进行颜色及不透明度累积.设置不透明度阈值,采用不透明度提前终止加速绘制.实验结果表明,绘制速度较传统的基于GPU算法有10％的速度提升,绘制效果也有很大的改善.     

基于CUDA加速的图像配准算法

针对传统图像拼接算法速度较慢,难以满足获取大分辨率全景图像的实时性要求,本文提出一种基于CUDA的快速鲁棒特征(speeded-up-robust features, SURF)图像配准算法,从GPU线程执行模型、编程模型和内存模型等方面,对传统SURF算法特征点的检测和描述进行CUDA并行优化;基于FLANN和RANSAC算法,采用双向匹配策略进行特征匹配,提高配准精度.结果表明,相对串行算法,本文并行算法对不同分辨率的图像均可实现10倍以上的加速比,而且配准精度较传统配准算法提高17%,精度最优可高达96%.基于CUDA加速的SURF算法可广泛应用于安防监控领域,实现全景图像的实时配准.     

基于CUDA的汇流分析并行算法的研究与实现*

针对基于数字高程模型（DEM）生成流域等流时线的快速运算问题,提出了一种基于统一设备计算架构（CUDA）平台同时可发挥图形处理器（GPU）并行运算特性的汇流分析的快速并行算法。采用改进后的归并排序算法进行数据排序及新的内存分配策略和改进的并行算法进行汇流分析。用该并行算法和CPU上的串行算法, 对生成基于DEM的等流时线运算时间和矩阵乘法运算时间进行分析验证。实验结果表明,基于CUDA的汇流分析并行算法能提高系统的计算效率,具有较好的效果。