基于马尔可夫随机场的纹理图像并行分割

基于消息传递接口（Message Passing Interface,MPI）和消息传递并行编程模型,提出了一种针对计算机集群（Cluster）的纹理图像并行分割算法。该算法使用马尔可夫随机场作为纹理特征,通过将图像分块,把特征提取的计算量均匀的分布到并行系统中的各个节点上,从而极大地减少了计算时间。在遥感图像上的实验发现,该算法在4机并行的环境下可以取得与单机串行程序一样精确的分割,而耗时仅为串行程序的31.95％。令人满意的实验结果表明该并行算法不但可以有效的应用于纹理图像分割,而且也为使用计算机集群实现高时间复杂度的图像处理提供了有益的启示。     

MPI＋OpenMP混合并行编程的分析

简要综述并行计算的思想,并对分布式内存结构和共享式内存结构两种结构的特点进行比较。叙述如何应用OpenMP和MPI进行混合编程,以及相应的混合编程模型。通过一个实例,针对多核CPU组成的SMP构架的集群,实现OpenMP和MPI混合编程的性能对比和结论分析。     

合并纹理图像技术

该文在“CIG2000”基础上,提出了基于合并纹理图像的纹理映射技术。使用该技术可以解决为多个几何体制定同一幅纹理图像,以及一个几何体的不同面映射不同的纹理图像。因此提高了工作效率,大大影响处理速度。     

基于网格优化的图像纹理替换方法

提出一种新的图像纹理替换方法,该方法在原始图像精确几何及光照信息未知的情况下,用新的纹理有效替换原始图像目标区域的纹理并逼真地保持了原始纹理的扭曲变形和光照效果.该方法借助反求的法向信息,通过一种基于网格边长伸展的参数化方法优化求得原始图像目标区域上划分的网格在纹理空间中的对应网格,有效模拟了原始纹理由于隐藏几何和透视投影引起的纹理扭曲效果;进而通过YCbCr颜色空间转换和传递保持了原始纹理的光照阴影效果.由于求取纹理采样规则的优化方法仅仅与原始图像空间相关,而与替换纹理无关,因而对目标图像处理一次后,可以有效地应用于任意新纹理的替换.通过适当的交互,替换纹理的纹元尺度渐变及纹理自遮挡效果亦可有效模拟.实验展示了良好的纹理替换效果.     

一种新的图像纹理表示方法

该文基于纹理元直方图导出了纹理的新表示方法,并根据正交镜像滤波器的小波变换能量的转换和量化来定义纹理元。此种,给出了数种小波纹理特征集的实验评价,此方法具有将Brodatz纹理分类的极好性能。同时还研究了数种考虑近似旋转不变性或比例不变性的变换。最后,引入了生成纹理直方图和形成二进制纹理集的特征空间的过程,而且纹理直方图和二进制纹理集的特征空间与颜色直方图是对称的。获得纹理的这些表示旨在为度量纹理的相似性和从图像中抽取纹理区域。     

基于 MPI ＋OpenMP 的红外弱小目标检测并行计算

为有效监控红外弱小目标运动的全过程，必须采用多个波段同时探测，但是多波段探测必然带来计算时间的大幅增长，无法满足实际应用中对目标检测实时性的要求。针对这一问题，本文提出一种基于MPI＋OpenMP的层次化并行方法，充分利用消息传递模型和共享存储模型的优势，并基于多处理器节点集群进行测试。实验结果表明，该并行程序在保证相同的检测概率的情况下加速比达到8．61，极大地提高了目标检测的效率。     

基于区间梯度的联合双边滤波图像纹理去除方法

图像纹理去除是指保留图像的语义结构并去除图像中的纹理和噪声部分,从而将纹理区域与结构特征划分开,是计算成像和图像分析的基础研究问题。近年来,在该领域中出现了许多优秀的算法,但它们在结构纹理的区分效果、纹理滤除的干净程度和算法运行的效率等方面仍存在一些问题和矛盾。鉴于此,提出一种基于区间梯度的滤波方法来去除图像纹理。首先,为简化先验模型的复杂度,将区间梯度的概念应用到结构提取模型中,实现了纹理与结构的二元化标记,为下一步单独对纹理区域进行滤波处理做准备。其次,针对复杂多变的纹理部分,将最值替换机制融入到联合双边滤波算法中,即在目标像素的邻域中选取颜色差异最大的像素作为颜色权重分布的中心点,使其在滤波过程中起主导作用。实验证明,所提方法能应用于多种纹理图像,可有效缓解强纹理去除与运算效率之间的矛盾,同时,因在达到相近纹理去除效果时所需迭代次数更少,其在同类滤波方法中取得了更好的边缘保持效果。     

基于纹理的图像检索

基于特征的图像检索在多媒体数据库管理和多媒体通信传输中得到越来越多的重视。介绍了基于纹理特征的特征提取方法 ,并对提取出的特征进行维数缩减。对真实图像库的检索实验表明 ,用此方法检索出的图像更符合人的视觉特性。     

OpenMP多核计算技术在SAR图像处理中的应用

SAR图像数据量大,常规识别算法复杂、处理耗时,难以满足实时性要求。针对这一问题,提出一种基于OpenMP多核计算的SAR图像目标分类算法。在分析基于模板匹配的SAR图像目标分类算法的基础上,给出基于OpenMP多核计算技术的图像处理并行处理框架,实现SAR图像目标分类算法的并行计算。最后,采用所提方法对3类目标进行分类识别实验,SAR图像分类识别的处理速度提高了8倍,表明了该方法是有效的。     

基于融合细分的纹理图像重构模型

针对分段迭代曲线拟合存在的重建区域轮廓不连续、重建区域尺寸有误差等问题,提出了一种基于融合细分的纹理图像重构模型.首先提取原始图像的分割区域,经过轮廓跟踪与下采样得到区域形状的特征向量;然后利用三重逼近与三重插值统一的融合细分方法,重建区域轮廓曲线;最后合成区域纹理,得到纹理图像重构结果.在多幅自然场景图像上进行实验验证,并给出相应的实验结果和分析.实验结果表明,所提模型正确有效,具有和人类视觉特性相符合的重构结果; 所提算法能够减少图像重建时的处理时间,并在图像质量主观评价指标上明显优于多区域图像重建算法.     

基于图像纹理自适应的边缘检测算法

通过对图像进行Fourier分析,获取能够表达图像纹理的能量谱,进而定义能量谱的环特征和楔特征.环特征可以描述纹理的粗细,楔特征可以描述纹理的方向,以这两个特征值作为边缘检测模板选择的依据,使边缘检测具有纹理自适应能力.实验表明,该算法边缘检测精确,抗干扰能力强.     

基于OpenCL的图像重映射算法优化研究

图像重映射(Remap)算法是典型的图像变化算法。在图像放缩、扭曲、旋转等领域有着广泛的应用。随着图片规模和分辨率的不断提高,对图形映射算法的性能提出了越来越高的要求。本文在充分考虑不同GPU平台硬件体系结构差异的基础上,系统研究了在OpenCL框架下图像映射(Remap)算法在不同GPU平台上的高效实现方式。并从片外内存访存优化,向量化计算,减少动态指令等多个优化角度考察了不同优化方法在不同GPU平台上对性能的影响,提出了在不同GPU平台间实现性能移植的可能性。实验结果表明,优化后的算法在不考虑数据传输时间的前提下,在AMD HD5850GPU上相对于CPU版本取得114.3～491.5倍的加速比,相对于CUDA版本(现有GPU算法的实现)得到1.01～1.86的加速比,在NIVIDIA C2050 GPU上相对CPU版本取得100.7～369.8倍的加速比,相对于CUDA版本得到0.95～1.58的加速比。有效验证了本文提出的优化方法的有效性和性能可移植性。     

多层次并行体绘制算法的研究与应用

三维数据场的体绘制技术是科学可视化中一个重要的研究方向,本文在研究和总结体绘制的发展历程与关键技术的基础之上,着重研究了体绘制中的光线投射算法,结合多核处理器机群系统,提出并实现了一种基于多层次并行编程模型的并行光线投射体绘制算法,并成功地将该算法应用于三维城市浅层地质模型,取得了良好的可视化效果。分别对MPI环境和多层次并行编程MPI+OpenMP环境下的光线投射算法进行了不同计算规模的性能比较实验。实验和分析表明,多层次并行光线投射体绘制算法加快了体绘制的速度,MPI+OpenMP多层次并行模型性能高于纯MPI编程模型的性能。     

一种基于OpenGL Performer的实时纹理替换方法

为解决Vega驱动的虚拟场景中对象纹理的实时替换问题,分析了Vega中实现纹理替换的两种方案,提出一种基于OpenGL Performer的场景对象捕捉以及单纹理和多纹理替换方法.在3DMax中烘焙出特定对象的替换纹理,新的替换方法实现了一种基于递归遍历的对象纹理指针获取方法,并且克服了帧变换法不能替换材质的缺陷,测试结果表明,最坏情况下单幅纹理平均替换时间低于10.79ms,满足了实时替换的要求.     

基于最优低位替换和Tabu搜索的图像隐藏

提出一种图像隐藏算法,它将重要图像隐藏在另一宿主图像的LSBs(least significantbits)中.为了增加图像的隐藏量,改善低位替换后宿主图像的质量,该文以评价图像质量的峰值信噪比(PSNR)为准则函数,采用Tabu搜索来求解最优的低位替换.实验结果表明,和简单的低位替换方法相比,该文算法即使用较多的低位进行替换也不会产生引人注意的宿主图像质量的变化,在图像的隐藏量和图像质量上都有很大的改进.     

对称矩阵三对角化的混合并行算法设计

基于Householder转换,给出了稠密对称矩阵三对角化的MPI＋OpenMP混合并行算法。内容集中在SMP集群系统环境下算法的负载平衡、通信开销和性能评价。OpenMP共享内存并行采用了粗粒度方法,解决了MPI算法中的负载平衡问题,降低了通信开销。在深腾6800上的试验结果表明,MPI＋OpenMP版本比纯MPI版本具有更好的性能和可扩展性。     

An integrated,programming model-driven framework for NoC–QoS support in cluster-based embedded many-cores

Embedded SoC designs are embracing the many-core paradigm to deliver the required performance to run an ever-increasing number of applications in parallel. Networks-on-Chip (NoC) are considered as a convenient technology to implement many-core embedded platforms. The complex and non-uniform nature of the traffic flows generated when multiple parallel applications are running simultaneously calls for Quality-of-Service (QoS) extensions in the NoC, but to efficiently exploit similar services it is necessary to expose them to the software in a easy-to-use yet efficient manner. In this paper we present an integrated hardware/software approach for delivering QoS on top of an hybrid OpenMP-MPI parallel programming model. Our experimental results show the effectiveness of our proposal over a broad range of benchmarks and application mappings, demonstrating the ability to manage parallelism under QoS requirements effortlessly from the programming model.     

GPU适用的并行纹理合成算法

基于样图的纹理合成是一个大计算量过程,为了利用GPU的并行计算能力进行大规模纹理合成,我们提出一种并行纹理合成算法.该算法综合块查找和全局纹理优化算法分多遍进行纹理的合成和优化,其中每一遍分为串行纹理块定位和并行最优块匹配2个阶段.纹理块定位阶段在CPU端按照扫描线顺序确定待合成的邻域,并将邻域位置传入GPU;最优块匹配阶段在GPU端并行计算待合成邻域与对应样本邻域的全局距离,并查找出最优解得到匹配块.最后根据匹配过程统计数据自适应调整优化规模,在全局范围内对纹理进行迭代优化.实验结果表明,文中算法在保证大规模纹理合成效果的基础上减少了计算时间,能够满足交互式纹理合成的应用.     

MPI+OpenMP混合并行编程模型应用研究

多处理器结点集群在高性能计算市场上日趋流行,如何在多处理器上编写出高效的并行代码成为研究的热点。MPI+OpenMP为多处理器结点集群提供了一种有效的并行策略,结点内部共享内存空间编程模式适合 OpenMP并行,消息传递模型MPI被用在集群的结点与结点之间,这样就实现了并行的层次结构化。