检索结果-内蒙古大学图书馆

电子与信息学报 2011年第11期33卷 2665-2671页

作者：曾理倪风岳刘宝东洪达平重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室ICT研究中心重庆400044 重庆大学数学与统计学院重庆401331 重庆大学光电工程学院重庆400044

外部计算机断层成像(CT)重建主要用于重建管状物(如管道)的管壁截面图像,具有重要的实际意义。外部CT重建算法中,带子区域平均图像总变差最小的凸集投影(SA-TVM-POCS)重建数值算法可以得到高质量的CT图像,可用于管道的无损检测。但由于... 详细信息

外部计算机断层成像(CT)重建主要用于重建管状物(如管道)的管壁截面图像,具有重要的实际意义。外部CT重建算法中,带子区域平均图像总变差最小的凸集投影(SA-TVM-POCS)重建数值算法可以得到高质量的CT图像,可用于管道的无损检测。但由于在实现过程中计算量较大,阻碍了其在一些时间要求较高环境中的应用。计算机统一设备架构(Computer Unified Device Architecture,CUDA)是近几年发展起来的解决高强度计算的有效工具之一,该文利用CUDA的高强度并行计算性能,提高外部CT问题SA-TVM-POCS算法的速度,从而增加该算法的应用范围;为充分利用CUDA其高强度数据级并行计算能力,该文改进了SA-TVM-POCS算法的实现过程以适应CUDA的并行计算架构。实验结果表明,该文方法可以在重建图像质量没有下降的情况下,加速比达到20倍以上;所以,利用CUDA可以加快SA-TVM-POCS算法的计算速度。

关键词：工业CT 外部图像重建计算机统一设备架构 SA-TVM-POCS算法并行计算

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CUDA架构下的改进多谱图WVD算法

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计算机应用研究 2014年第12期31卷 3584-3586,3590页

作者：张昆帆王锋冯志红赵拥军解放军信息工程大学导航与空天目标工程学院郑州450001

多谱图WVD算法在计算自项支撑域时需要估计噪声的方差,且由于WVD是二次型运算,当强弱信号共存时,弱信号将被淹没。针对此问题,通过利用所处理信号的双音动态范围来确定支撑域的阈值,并对支撑域的幅度进行修正,避免了对噪声方差的估计,... 详细信息

多谱图WVD算法在计算自项支撑域时需要估计噪声的方差,且由于WVD是二次型运算,当强弱信号共存时,弱信号将被淹没。针对此问题,通过利用所处理信号的双音动态范围来确定支撑域的阈值,并对支撑域的幅度进行修正,避免了对噪声方差的估计,改善了信号时频图的聚集性。仿真实验表明,改进算法在抑制交叉项的同时,很好地保留了弱信号的细节,提高了多谱图WVD算法所处理信号的双音动态范围。最后利用计算机统一设备架构的高强度并行能力实现了该算法,加速比达到50倍左右。

关键词：多谱图魏格纳威利分布交叉项双音动态范围计算机统一设备架构

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ADS-B信号实时生成软件设计与实现

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计算机工程与设计 2020年第11期41卷 3275-3281页

作者：胡铁乔任志杰中国民航大学天津市智能信号与图像处理重点实验室天津300300

针对当前ADS-B信号源因硬件系统复杂导致开发周期长、功能可扩展性差的问题,提出一种ADS-B信号实时生成软件设计与实现方法。通过建立地空通信链路损耗与多普勒频移模型,利用DDS技术,实现对信号功率与多普勒频移的模拟;使用CUDA技术与... 详细信息

针对当前ADS-B信号源因硬件系统复杂导致开发周期长、功能可扩展性差的问题,提出一种ADS-B信号实时生成软件设计与实现方法。通过建立地空通信链路损耗与多普勒频移模型,利用DDS技术,实现对信号功率与多普勒频移的模拟;使用CUDA技术与乒乓操作对软件中耗时较长的模块进行优化,提升软件的执行效率;通过调用谷歌地球开发接口将谷歌地球嵌入进软件平台,以KML文件为媒介,实现航迹与定向卫星天线覆盖范围的可视化。测试结果表明,使用该方法设计并实现的ADS-B信号实时生成软件能够实时生成ADS-B信号。

关键词：广播式自动相关监视实时计算机统一设备架构乒乓操作谷歌地球

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一种基于CUDA的截断重叠维特比译码算法

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计算机应用研究 2019年第6期36卷 1828-1830,1835页

作者：李晨杰王志旭南京邮电大学通信与信息工程学院

为解决信道译码在高吞吐量通信系统中的瓶颈问题,通过对CUDA并行计算的了解和对维特比译码并行实现的探索,为卷积码提出了一种基于CUDA的截断重叠维特比译码器。算法通过截断式的子网格图相互重叠的方式,并行执行独立的正向度量计算和... 详细信息

为解决信道译码在高吞吐量通信系统中的瓶颈问题,通过对CUDA并行计算的了解和对维特比译码并行实现的探索,为卷积码提出了一种基于CUDA的截断重叠维特比译码器。算法通过截断式的子网格图相互重叠的方式,并行执行独立的正向度量计算和回溯过程。实验结果表明,在保证了译码算法误码率性能的同时,获得了良好的吞吐量提升表现,相比现有的实现方式提升了1.3~3.5倍,降低了硬件开销,能够有效运用于实际高吞吐量通信系统中。

关键词：卷积码维特比译码并行计算计算机统一设备架构

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并行Harris特征点检测算法

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计算机科学 2019年第S11期46卷 289-293页

作者：朱超吴素萍宁夏大学信息工程学院

针对三维重建大数据量问题中的特征点提取算法,存在运算量大、耗时多、效率低等问题,文中对Harris特征点检测算法进行改进,提出了基于OpenMP的多核CPU和基于CUDA及OpenCL框架的GPU下的Harris特征点检测并行算法。在不同实验平台进行对... 详细信息

针对三维重建大数据量问题中的特征点提取算法,存在运算量大、耗时多、效率低等问题,文中对Harris特征点检测算法进行改进,提出了基于OpenMP的多核CPU和基于CUDA及OpenCL框架的GPU下的Harris特征点检测并行算法。在不同实验平台进行对比实验,实验结果表明,基于CUDA及OpenCL框架的GPU并行特征点检测算法具有良好的数据和平台可扩展性,基于GPU并行特征点检测算法的加速比最高可达91.19,加速效果显著。基于OpenMP的多核CPU特征点检测算法具有良好的多核可扩展性。

关键词： Harris 特征点检测共享存储并行编程计算机统一设备架构开放式计算语言并行算法

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CUDA加速CV图像分割和外部CT图像重建算法研究

CUDA加速CV图像分割和外部CT图像重建算法研究

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作者：倪风岳重庆大学

学位级别：硕士

计算机断层成像技术(Computed Tomography,简称CT)在现代工业和医学中起着非常重要的作用。外部CT重建是在特定要求下的工业和医学应用中提出的一种特殊的CT成像重建技术。由于外部CT投影数据不完全,为了能够获得高质量的重建图像,实际... 详细信息

计算机断层成像技术(Computed Tomography,简称CT)在现代工业和医学中起着非常重要的作用。外部CT重建是在特定要求下的工业和医学应用中提出的一种特殊的CT成像重建技术。由于外部CT投影数据不完全,为了能够获得高质量的重建图像,实际工程中不得不使用计算量庞大的代数迭代重建算法。并行计算对于现代科技发展起着非常重要的作用,比如数值天气预报,大型工程数值模拟等等。在各类计算机断层成像中,由于许多应用对成像时间有着较高的要求,为了利用计算机断层成像固有的并行计算性质和适应这种速度需求,使得并行计算和计算机断层成像成为一个交叉学科热点。另一方面,图像分割是图像测量和识别的基础,在医学、工业、探测、航天等领域同样有着广泛的应用。一些具有良好的图像分割效果的各种图像分割算法如C-V分割模型,一般计算量较很大,并且有些应用对时间有着较为苛刻的要求,这同样为并行计算和该领域的结合提供了契机。外部CT重建中全变差最小-子区域平均-凸集映射(TVM-SA-POCS)数值算法具有数值计算稳定、重建图像质量好的优点,但是其最大的瓶颈是计算量巨大,重建周期长。其重建时间长的缺点导致它在很多情况下不能够达到工业CT重建实际应用的要求,这成了制约外部CT重建TVM-SA-POCS算法被应用到实际产品中去的最大障碍。为了能够使得外部CT重建TVM-SA-POCS算法的优势得到发挥,克服其重建时间长的不足,本文研究了利用具有高性能计算功能的CUDA(Computer Unified Device Architecture:计算机统一设备架构)图形卡GPU对该算法进行加速,以提高其重建速度。国内外很多学者对图像重建加速进行过研究,提出了很多的加速方案,基本思路分为两种:一种是软方案,改进重建算法,减少计算量来实现加速;另一种是硬方案,以具有高度并行计算能力的硬件设备为基础,编程时把算法与硬件设备特性结合,以此来提高重建速度。在硬方案加速中,常被使用的硬件设备有专用集成电路ASIC、FPGA门阵列、图形处理器GPU、PC集群几种常用方法。在这些硬方案加速设备中,专用集成电路ASIC和PC集群的费用非常昂贵,小型公司和研究机构难以负担。FPGA门阵列和图形处理器GPU的造价低廉,具有较高的性价比。FPGA与图形处理器GPU虽然成本都比较低,但是GPU相对FPGA具有更高的并行计算能力和数据存储能力,这就使得GPU在加速CT重建、图像处理领域具有更大的优势,研究人员在这方面也就倾注了更多的研究精力。GPU加速CT重建的主要优点有,图形卡处理器GPU更新换代快,其通用并行计算能力几乎以3倍的摩尔定律增长;图形卡处理器成本低,其并行计算实用性好;由于CUDA(Computer Unified Device Architecture:计算机统一设备架构)技术标准的推出,学习曲线低,并行计算程序的通用性和向下兼容性更好,所以现在利用CUDA图形卡处理器的通用计算功能对CT图像重建和图像处理等有很多应用,CUDA加速工业CT图像重建已经成为一种重要的加速方法。为了能够充分利用具有通用计算功能的图形处理器的并行计算能力和数据传输带宽,本文认真分析了外部CT重建TVM-SA-POCS算法的特点和C-V图像分割算法的特点,并且在此基础上研究了图像重建和图像分割算法与CUDA设备特性相结合,充分提高计算密度,提高数据传输率的共享内存使用方法和归约树求和方法。该方法主要是采用共享内存技术实现在投影与反投影过程中的高速数据传输问题;使用归约树求和方法提高重建和图像分割中的向量内积计算效率,提高设备计算密度;使用共享内存块方法实现TVM计算,提高数据的传输率与计算密度,在此基础上提高重建和图像分割速度。使用GPU与使用CPU的重建时间和图像分割时间的实验结果表明,外部CT重建加速可以达到20倍左右,图像分割加速可以达到30～40倍。实际计算的实验结果表明,在重建和分割中,CUDA的并行计算时间均远远小于单机的计算时间,效果良好。

关键词：工业CT 计算机统一设备架构并行计算图像重建图像分割

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基于CUDA的GPU加速迭代重建算法研究

基于CUDA的GPU加速迭代重建算法研究

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作者：雷德川中国工程物理研究院

学位级别：硕士

X射线计算机断层扫描(CT)技术已广泛应用于临床和工业领域。其中CT重建算法作为CT技术的核心部分,一直是CT成像技术研究的热点。CT重建算法主要分为解析重建和迭代重建。解析重建为目前使用最为广泛的重建算法,其特点是重建速度快、成... 详细信息

X射线计算机断层扫描(CT)技术已广泛应用于临床和工业领域。其中CT重建算法作为CT技术的核心部分,一直是CT成像技术研究的热点。CT重建算法主要分为解析重建和迭代重建。解析重建为目前使用最为广泛的重建算法,其特点是重建速度快、成像质量好,但需要均匀分布在180°或360°范围内的足够投影数据。然而在实际应用中,常无法获得满足这样要求的投影数据,如剂量限制导致投影数据分布稀疏,或者射线无法穿过高密度区域导致投影数据的丢失。在有限角度投影数据情况下,采用解析法重建将导致严重伪影。这种情况下,为了获得较好的重建图像,通常采用迭代重建算法。迭代重建算法适用于各种形式的采集数据,即使是有限角度投影数据的情况,也能重建出较好的图像,但是重建计算量大,重建时间长。目前,重建速度已成为制约其广泛应用的最大瓶颈。因此,研究如何提高迭代重建算法的效率,在理论和实际应用中都具有较高的价值。本文利用基于计算机统一设备架构(CUDA)的高性能并行计算图形处理器(GPU)对迭代重建算法加速进行了研究,主要研究内容如下： 1)采用CUDA对经典的联合代数迭代重建算法(SART)进行了加速,根据其正投影和反投影的特点,采用了两种主要技术将SART融入CUDA架构：(1)正投影采用带有GPU三维纹理插值的射线驱动；(2)反投影采用带有共享存储器的体素驱动,可避免一些冗余计算。根据射线和体素的独立性我们采用以上两种技术设计CUDA内核,其中每个内核代表计算一条射线的投影值或计算一个体素的反投影值。因此,可以实现大量的并行化,显著提升计算性能。 2)对TV算法进行了研究,将TV最小化算法与SART重建算法相结合,提出了TV-SART重建算法,并采用CUDA对其进行了加速。模拟和实际实验表明,TV-SART能很好的抑制噪声,获得十分平滑的重建图像。 3)在单GPU基础上,本文提出了多GPU加速重建。利用了多个GPU内核的计算能力,在保证图像质量的情况下,进一步提高了重建速度；克服了工程中重建数据量较大,单GPU显存不足的问题引起的内存与显存之间数据的频繁传输,减少了数据传输时间。

关键词：计算机断层成像计算机统一设备架构多GPU 图像总变差联合代数重建算法

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小波分解算法在CUDA上的访存性能分析与优化

小波分解算法在CUDA上的访存性能分析与优化

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作者：王志清华中科技大学

学位级别：硕士

随着计算机技术和信息处理技术的不断发展，离散小波变换凭借着良好的时域特性和局部特性，逐步成为了图像压缩技术的核心算法。针对小波变换Mallat算法复杂度高、访存次数多、占用内存大的特点，Wim Sweldens等人提出了快速提升小波变... 详细信息

随着计算机技术和信息处理技术的不断发展，离散小波变换凭借着良好的时域特性和局部特性，逐步成为了图像压缩技术的核心算法。针对小波变换Mallat算法复杂度高、访存次数多、占用内存大的特点，Wim Sweldens等人提出了快速提升小波变换算法，该算法具有不依赖傅里叶变换、计算速度快，内存占用少等特点。小波分解算法以具有单指令多数据特性被广泛地移植到计算机统一设备架构CUDA(Computer Universal Device Architecture)上计算。小波分解算法在CUDA上执行一般分为水平方向滤波和垂直方向滤波两步，其中常见的水平方向滤波的方式为Spiht方式，垂直方向滤波的方式有四种：Spiht方式，转置后水平方向滤波方式，Slab方式和Slice方式。针对垂直方向模式的四种移植方式，分别从数据重用、全局内存合并访存、共享内存Bank冲突、通道偏斜和分支跳转5个方面对小波分解算法做访存性能评估，得到如下结论：Spiht方式没有使用全局内存合并访存，性能比较差；转置后水平方向滤波方式使用了全局内存合并访存，且共享内存中的数据重用次数较多，性能比较好；Slab和Slice方式尽管使用了全局内存合并访存，但是共享内存数据重用次数不多，性能不高。针对上述理论结论及Mallat算法和提升算法的不同计算特点，对Slab和Slice方式的实现过程的共享内存中数据重用进行改进，达到提高共享内存数据重用次数的目的。实验结果表明，改进后的垂直方向滤波的实现方式取得了较好的加速比。

关键词：小波分解算法提升访存性能计算机统一设备架构

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虚拟手术中肝脏体实时切割系统

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计算机系统应用 2020年第1期29卷 59-66页

作者：王娜陈国栋何汉鑫徐鲁雄福建师范大学福清分校电子与信息工程学院福州350300 无损检测技术福建省高等学校重点实验室(福建师范大学福清分校) 福州350300 非遗数字化与多源信息融合福建省高校工程研究中心福州350300 福州大学物理与信息工程学院福州350108

在检测二维医学图像的过程中利用医学图像的三维可视化技术有利于医生更加全面地分析图像数据,从而对病情做出准确的应对措施.以肝脏为例,首先提取可视人体数据集中连续横断面图像,采用区域生长的图像分割算法从连续的横断面图像中提取... 详细信息

在检测二维医学图像的过程中利用医学图像的三维可视化技术有利于医生更加全面地分析图像数据,从而对病情做出准确的应对措施.以肝脏为例,首先提取可视人体数据集中连续横断面图像,采用区域生长的图像分割算法从连续的横断面图像中提取出肝脏轮廓的区域.然后对肝脏轮廓进行层间插值,利用VTK工具包结合面绘制方法构建出肝脏的三维模型.接着对初始模型进行一定程度的网格削减,降低数据冗余度,完成虚拟肝脏体的三维重建.采用CUDA架构进行肝脏体纹理的合成与映射工作,兼顾了体纹理的真实感和虚拟手术系统的实时性,对虚拟肝脏手术的发展有着重要的促进作用.

关键词：计算机统一设备架构贝塞尔曲线层间插值面绘制三维重建

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图形处理器CUDA编程模型的应用研究

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计算机与数字工程 2008年第12期36卷 177-180页

作者：钱悦同济大学软件学院上海200124

由于图形处理器(GPU)最近几年的快速发展,基于GPU的通用计算已经成为一个新的研究领域。通过对nVIDIA公司最新的通用计算GPU编程模型—CUDA的研究,阐明了CUDA应用程序的结构和它本身特征,讨论和分析了CUDA编程方法与普通CPU编程的差别,... 详细信息

由于图形处理器(GPU)最近几年的快速发展,基于GPU的通用计算已经成为一个新的研究领域。通过对nVIDIA公司最新的通用计算GPU编程模型—CUDA的研究,阐明了CUDA应用程序的结构和它本身特征,讨论和分析了CUDA编程方法与普通CPU编程的差别,并以H.264数字视频编解码中,以消除宏块边界锯齿为主要目的的去块滤波模块为实例,详细描述了CUDA编程的方法和特点,最后通过与CPU编程实现的去块滤波模块的性能比较,揭示了CUDA在计算能力上的优势,为进一步优化编解码器性能和GPU通用计算提供了新的方法和思路。

关键词：图形处理器通用计算计算机统一设备架构去块滤波

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