检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：吴德煌中国科学技术大学

学位级别：硕士

随着医学图像成像技术的发展,越来越多的高清晰度医学成像仪器如核磁共振成像仪等开始广泛应用于临床诊断之中,这为医生进行更准确的诊断提供了极大的便利,然而日益增多的临床医学图像也使得医生读片负担变得沉重。因此研究基于医学图... 详细信息

随着医学图像成像技术的发展,越来越多的高清晰度医学成像仪器如核磁共振成像仪等开始广泛应用于临床诊断之中,这为医生进行更准确的诊断提供了极大的便利,然而日益增多的临床医学图像也使得医生读片负担变得沉重。因此研究基于医学图像的计算机辅助诊断系统是解决这个问题的有效途径。颅脑占位性病变如脑出血和脑肿瘤等是临床中常见的疾病,如何通过医学图像处理技术,构建辅助诊断系统实现病变的自动检出是一项极具临床意义以及具有挑战性的研究工作。通过图像分割、配准和创建正常人的数字人脑图谱,然后建立基于脑图谱的推理系统是一种可行的研究方案。在医学图像的处理技术中,组织分割是一种基础的处理技术,分割结果的优劣直接影响到后续处理的效果,因此组织分割技术一直是医学图像处理的研究重点之一。由于图像分割针对的对象、给定的初始条件以及图像内容具有多样性和复杂性,完全自动的分割方法在很多情况下并不能给出令人满意的结果,而基于用户交互的分割方法因为有操作者的参与,给定更精确的初始参数或修正参数,因此可以得到更为精确的结果。随机游走分割算法就是基于交互的半自动分割算法,由于具有弱边界识别能力强、易于扩展到3D图像处理等特点而受到重视。本文从理论上对随机游走算法进行深入的研究,理解和分析了随机游走分割算法的理论特性和实验特性,并且分析了随机游走算法与其他相关算法和理论的关系。在此基础之上改进了原算法的权重计算和表示方式,通过引入局部图像灰度离散度信息,同时结合相邻像素的灰度变化信息来表示权重,使得算法对于目标内容以及目标边界具有更强的边界识别能力。同时本文给出了两种局部图像灰度离散度的计算方法:基于局部熵的计算方法以及基于LBP的计算方法。原算法在进行目标分类时,仅是依据像素点相对于各类标记点的隶属度大小进行分类,这样的处理方式计算简单,但是由于没有考虑到目标和背景在隶属度上的差别,常出现判别错误。本文构建了一种基于Fisher线性判别法的最佳阈值选取方法,通过计算分类的最佳阈值,减少由于判别错误引起的重新标记与计算。由于所处理的数据量大,医学图像处理算法的时间复杂度普遍很高,这使得很多处理方法难以应用于临床医疗。gpu技术的迅速发展使得它具备强大的数值运算能力,适合于计算密集型的应用。本文对算法进行基于CUDA模型的gpu加速,并且通过实验对gpu的加速性能进行分析,为CUDA应用于临床医学图像处理进行了有益的探讨和尝试。

关键词：计算机辅助诊图像分割随机游走算法 gpu硬件加速

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基于gpu硬件加速的虚拟室内场景中辐射度光照算法的研究及应用

基于GPU硬件加速的虚拟室内场景中辐射度光照算法的研究及应用

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作者：于平东南大学

学位级别：硕士

光照技术是得到高质量图形的重要因素之一。在三维室内场景真实感渲染中，光照的效果是必不可少的，光照效果的优劣直接影响到整个虚拟现实系统仿真的程度。因此光照算法的研究是目前计算机图形学研究的热点之一，具有广泛的应用价值。\... 详细信息

光照技术是得到高质量图形的重要因素之一。在三维室内场景真实感渲染中，光照的效果是必不可少的，光照效果的优劣直接影响到整个虚拟现实系统仿真的程度。因此光照算法的研究是目前计算机图形学研究的热点之一，具有广泛的应用价值。\n 光照模型的优劣直接影响到整个光照渲染的效果，本文着重研究了辐射度算法这一全局光照模型。辐射度光照算法通过模拟光在两个物体中的传播塑造了环境中光的物理行为，能够产生一些局部光照方法不能模拟的效果，如:阴影和相互反射。辐射度算法应用的关键是面片形状因子的计算，传统辐射度方程求解的复杂度是O(N2)，N是整个场景被分割成的面片的数目，这需要很大的计算量和存储空间，对于复杂场景是不允许的。\n 为了解决这一问题，Cohen等人提出了逐步求精辐射度算法，它可以做到即时地计算形状因子，避免了大量的存储要求，它不断重复着从一个面片“射出”能量传递到场景中其他面片的过程。本文首先对传统逐步求精算法中存在的一些问题进行改进:通过预计算出场景叶节点的PVS（潜在可视集）矩阵，来提高面片可见性判断的效率，加速形状因子的计算;通过让面片的辐射度能量进行过度发射使的其对应的光照贴图被选中一次后就不会被再次选中作为发射面，这样可以加快辐射度方程求解的收敛速度。\n 但是对于面片数目比较多时，整个计算过程仍然非常耗时，为了从根本上加速辐射度算法的求解和改善光照的效果，本文采用了基于gpu硬件加速来实现逐步求精辐射度光照算法，该方法利用可编程图形处理单元gpu的并行计算能力，将辐射度算法中面片可见性的判断和形状因子的计算完全在可编程图形硬件中完成。在片段着色器程序实现形状因子的计算和每个面片辐射度的求解。通过应用程序创建自己的帧缓冲区对象，利用离屏渲染、纹理缓存等技术来进行渲染和中间结果存储。该方法对于简单场景可以达到交互的速度，对于复杂场景会大大提高其计算速度，改进其光照渲染的效果。\n 现代gpu技术的发展极大推进了计算机实时渲染技术的应用，目前图形硬件中的图形处理器(gpu)计算能力的增长速度已经超过了中央处理器(CPU)计算能力的增长速度，所以通过在gpu中实现逐步求精算法求解辐射度，即保留了其本身的收敛优势，又充分利用了gpu的数据计算能力，从而可以进一步减少室内场景的渲染时间，而且可以达到引人注目的效果，如模糊阴影和间接光照。

关键词： gpu硬件加速虚拟室内场景辐射度光照算法

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基于硬件加速的多核三维汽车仪表系统设计

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现代电子技术 2018年第5期41卷 124-128页

作者：杨二闯张卫东杨辉华高春阳桂林电子科技大学电子工程与自动化学院广西桂林541004 桂林电子科技大学计算机与信息安全学院广西桂林541004 北京邮电大学自动化学院北京100876

为满足工业中仪表盘的应用和显示要求,提出基于多核Cortex-A9硬件加速的三维汽车仪表系统设计方案。为了提升三维仪表的视觉效果,采用基于Open GLES2.0的gpu硬件加速技术来提高仪表图形的渲染帧率。同时,对Linux内核做了优化,保证了图... 详细信息

为满足工业中仪表盘的应用和显示要求,提出基于多核Cortex-A9硬件加速的三维汽车仪表系统设计方案。为了提升三维仪表的视觉效果,采用基于Open GLES2.0的gpu硬件加速技术来提高仪表图形的渲染帧率。同时,对Linux内核做了优化,保证了图形运行时的流畅性。实验结果表明,该设计方案不仅能实时处理系统模块的信息,大幅降低CPU的使用率,且使三维汽车仪表更具真实感,达到了实际的测试要求。

关键词：三维全液晶仪表 gpu硬件加速嵌入式Linux Cortex-A9 汽车仪表系统渲染帧率

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基于等离激元增强拉曼光谱的便携式快速检测仪设计与实现

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光谱学与光谱分析 2017年第12期37卷 3730-3735页

作者：薛文东郑文楷陈劲夫洪永强王磊曾勇明刘国坤厦门大学航空航天学院福建厦门361005 厦门大学化学化工学院福建厦门361005

用于食品安全、环境污染、毒品、化学战剂检测等的现场快速检测要求检测设备便携、快速和准确。目前的常规实验室检测方法虽然能够实现准确检测,但是其实时性较差,无法满足现场快速检测的要求。因此,设计开发了基于等离激元增强拉曼光... 详细信息

用于食品安全、环境污染、毒品、化学战剂检测等的现场快速检测要求检测设备便携、快速和准确。目前的常规实验室检测方法虽然能够实现准确检测,但是其实时性较差,无法满足现场快速检测的要求。因此,设计开发了基于等离激元增强拉曼光谱的便携式快速检测仪,能够实现对滥用添加剂、违禁食品添加剂、农药残余、毒品、化学战剂和环境水污染等大量有害物质的现场快速定性检测。该检测仪基于ARM嵌入式系统开发,编写了其操作交互界面和底层驱动程序,实现了拉曼光谱数据自动标定和特征谱图快速识别等算法。在仪器中搭建了检测物质拉曼光谱的标谱数据库,数据库根据检测科目进行分类,每种科目包含该类别的多种物质,每种物质均包含其高中低多种浓度的标准品和样本谱图。设计实现了大类科目的辨识比对算法和gpu硬件加速算法,实现了对某一类科目的所有物质的快速比对,与传统的纯CPU算法实现相比较,在辨识速度上提高了20倍以上。通过市场购买的功能饮料、违规葡萄酒与果汁等实际样品对所制备的样机仪器进行测试,测试结果符合预期,具有良好的灵敏度与重现性,满足了现场快速检测的要求。

关键词：拉曼光谱快速检测仪便携式 gpu硬件加速

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基于gpu的BFV同态加密系统加速技术研究

基于GPU的BFV同态加密系统加速技术研究

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作者：汤鸣宇华中科技大学

学位级别：硕士

同态加密已被证明是一种很有潜力的隐私保护工具,开发实用的同态加密方案将进一步促进安全计算的发展。Brakerski-Fan-Vercauteren(BFV)是最为常用的同态加密方案,其支持整数有限域上加密数据的快速计算。然而,BFV方案存在数据庞大和存... 详细信息

同态加密已被证明是一种很有潜力的隐私保护工具,开发实用的同态加密方案将进一步促进安全计算的发展。Brakerski-Fan-Vercauteren(BFV)是最为常用的同态加密方案,其支持整数有限域上加密数据的快速计算。然而,BFV方案存在数据庞大和存储开销高昂等性能问题,目前通常采用软硬件加速技术来提高BFV的性能,但主流加速方案主要通过引入数论变换等代数工具来提高计算并行度,缺乏对BFV中基础运算和密文操作的研究。并且gpu加速方案中多核并行的优势也没有得到充分发挥,存在访存带宽利用率低和数据传输延迟高等问题。针对上述问题,设计并实现了一种基于gpu加速BFV同态加密的系统。首先,设计了BFV方案中底层的数据表示,实现了保护BFV计算安全性的噪声采样和执行最为频繁的模减等基础运算,并通过算法调整以及部分计算预处理等方法进行操作的优化。其次,设计并实现BFV中上层的密文操作,并提供灵活友好的用户交互,以支持在gpu下进行正确且安全的BFV同态计算。最后,结合gpu多核并行特性和BFV算法设计特点,从CUDA指令执行和内存访问等内核级维度,对计算并行度和资源利用率进行优化。并通过CUDA异步传输和多流管理等网格级并发方法,降低数据传输延迟并提高同态计算速率。此外,在CUDA环境中对系统进行了测试,并将系统与其他加速实现BFV方案的系统进行对比,包括知名的软件库SEAL以及高效的硬件实现gpu-FV。实验结果表明,针对密钥生成、加密、解密、同态加法和同态乘法步骤,系统对比SEAL的平均加速比分别能达到6.42、8.40、24.23、6.21和14.23倍,系统对比gpu-FV的平均加速比分别能达到1.21、1.13、2.01、1.35和1.87倍。

关键词：同态加密 BFV方案 gpu硬件加速 CUDA编程

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国产飞腾处理器的视频解码技术研究

国产飞腾处理器的视频解码技术研究

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作者：刘敏国防科学技术大学

学位级别：硕士

近年来,随着人们对高清视频产品需求的日益增加,视频编码技术得到了飞速的发展,视频的压缩比率越来越高,画质越来越清晰,但解码所需的数学和逻辑运算量也越来越大。如果使用电脑上的视频播放器直接利用CPU进行解码,那么CPU的占用率将会... 详细信息

近年来,随着人们对高清视频产品需求的日益增加,视频编码技术得到了飞速的发展,视频的压缩比率越来越高,画质越来越清晰,但解码所需的数学和逻辑运算量也越来越大。如果使用电脑上的视频播放器直接利用CPU进行解码,那么CPU的占用率将会非常高,播放高清视频的时候画面不流畅,甚至无法播放,系统的也无法进行任何其他操作。为了解决这一问题,人们将CPU的一部分解码工作负载到gpu中去,由gpu来完成解码任务,以此减少CPU的占用率,提高系统性能并降低能耗。本文主要是基于国产化飞腾处理器平台上的高清视频解码播放的相关研究工作。飞腾处理器具有多任务并发处理能力强、单核处理性能偏弱,且无多媒体指令支持的特性。传统的软件视频解码技术并不适用于国产飞腾处理器的计算机平台,解决国产飞腾处理器计算机平台上的高清视频播放问题,有助于国产化飞腾平台应用的推广和提高飞腾视频解码的性能。首先,本文采用软件多线程并行解码方案,针对高码率的高清视频解码,结合FT 1000A系统芯片异构多和特性,将视频串行解码优化为并行解码处理,依据不同的划分方式,将解码过程划分为功能并行和数据并行,实现了国产化飞腾平台上的多线程并行解码优化方案。其次,本文结合UVD视频硬解码通用引擎新技术与VDPAU视频硬解码接口技术,设计出国产化飞腾平台上的gpu高清视频硬件解码方案,通过该方案实现对多格式高清视频硬件解码加速的支持。并基于上述框架设计,以及飞腾平台上视频硬件解码的实现面临的大小端字节序转换与页表长度对齐等问题,实现了飞腾平台上高清视频的低成本、低功耗硬件解码播放。最后,本文基于FT 1000A软硬件环境,对实现的高清视频解码方案的功能和性能进行了评测。实验结果表明:在飞腾平台上采用多线程技术的解码方案,与基于单核处理器的软件解码相比,性能可提升20%以上,但解码23fps的1080P高清视频的CPU占用率仍处于50%以上,性能优化不理想。而采用基于VDPAU的gpu硬件视频解码方案解码1080P高清视频,其CPU占用率可以控制在30%以下,性能大幅提升。

关键词：硬件解码 VDPAU 并行解码飞腾处理器显存管理 gpu硬件加速

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基于变换编码的压缩体绘制

基于变换编码的压缩体绘制

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作者：江鹏浙江大学

学位级别：硕士

体绘制技术是科学计算可视化的一种重要方法,它能够从体数据集中抽取内在的本质信息,并借助交互式图形图像技术展现出来。由于体绘制是将三维空间的离散数据直接转换为二维图像而不必生成中间几何图元,所以又称为直接体绘制。它适合生... 详细信息

体绘制技术是科学计算可视化的一种重要方法,它能够从体数据集中抽取内在的本质信息,并借助交互式图形图像技术展现出来。由于体绘制是将三维空间的离散数据直接转换为二维图像而不必生成中间几何图元,所以又称为直接体绘制。它适合生成原始数据集的整体图像,并能够清晰地显示其中的细节信息。体绘制的应用领域十分广泛,涵盖了医学、气象学和地质勘探等领域。随着科学探测仪器性能和精度的不断提高,数据集的容量急剧增大,为体绘制技术带来了更大的挑战。使用gpu的硬件加速体绘制是实时体绘制常用的方法,但是在绘制大数据集时,仍然存在图形内存有限的问题。体数据压缩和绘制结合在一起则是一种有效解决方案。本文提出了一种为实时体绘制特别设计的基于方块的变换编码方案,使得在不牺牲压缩质量的情况下快速地进行解压;这是通过一种以预计算方式结合逆变换和量化解码的技巧实现的。进一步,为了尽量优化编码并对解码器隐藏其复杂性,我们利用了离线压缩的自由性。在此背景下,我们研制了一种新型块分类方案,使得在压缩中保留重要的数据特征。最后,本文给出了一个不对称的变换编码方案,使体数据在gpu上渲染时实时地被解压缩。

关键词：体绘制变换编码矢量量化压缩 gpu硬件加速

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基于SEP6200微处理器的Qt/E图形系统优化

基于SEP6200微处理器的Qt/E图形系统优化

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作者：缪卫东南大学

学位级别：硕士

Qt/E(Qt for Embedded)是奇趣科技公司推出的图形化界面开发工具，由于其良好的跨平台特性，被广泛应用于众多行业领域。在SEP6200微处理器平台上，当Qt/E应用程序进行大量绘图时，它表现出绘图缓慢、人机交互响应迟滞等缺点。本文针对... 详细信息

Qt/E(Qt for Embedded)是奇趣科技公司推出的图形化界面开发工具，由于其良好的跨平台特性，被广泛应用于众多行业领域。在SEP6200微处理器平台上，当Qt/E应用程序进行大量绘图时，它表现出绘图缓慢、人机交互响应迟滞等缺点。本文针对以上问题，实现了基于SEP6200微处理器的Qt/E图形系统的优化，提升了其绘图及交互性能。\n 本文分析了Qt/E图形开发系统整体架构及其绘图子系统的构成和工作原理，指出原生Qt/E图形绘制单纯采用软件绘图方法的问题。文章还分析了Qt/E的插件机制以及针对常见处理器架构的优化策略。论文面向自主研发的SEP6200微处理器（采用国产Unicore32内核）的Qt/E优化工作分为两部分:第一，受Qt/E针对常见处理器架构的优化策略启发，对Unicore32架构下Qt/E的原子操作和内存访问进行了优化，降低了软件方法实现线程原子性保护的使用频次和绘图时内存访问的频次及CPU占用率;第二，针对SEP6200微处理器的实际硬件资源（带有gpu模块），将DirectFB图形库整合进Qt/E图形系统，通过编写GFX驱动适配层，实现了通过DirectFB调用SEP6200中的gpu来硬件加速Qt/E图形绘制的功能，减轻了CPU纯软件绘图的压力，提升了Qt/E应用程序的绘图速度及交互性能。\n 本文使用自主硬件平台测试了优化前后的Qt/E图形开发系统。原子操作优化使得CPU占用率降低3.37％，线程锁机制调用频次降低了10.57％;访存优化使得内存访问频次降低了12.03％，CPU占用率降低了12.91％;硬件加速优化使得椭圆绘制（颜色混合填充）性能平均提升65.65％，矩形填充（颜色混合）性能平均提升445.73％，图片绘制（透明度）性能平均提升209.39％，人机交互的响应时间缩短了41.5％。

关键词： Qt/E图形系统原子操作内存访问 gpu硬件加速微处理器

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喷雾场景与水稻冠层交互场景模拟

喷雾场景与水稻冠层交互场景模拟

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作者：罗临风浙江工业大学

学位级别：硕士

我国在水稻种植过程中农药使用广泛,因此研究如何优化农药的喷洒方式以提高农药的利用率具有重要的意义。然而,由于水稻在不同时期、不同株型的形态结构有着相当大的差异,利用田间实验的方式来优化农药喷洒方式不但工作繁琐、耗时长、... 详细信息

我国在水稻种植过程中农药使用广泛,因此研究如何优化农药的喷洒方式以提高农药的利用率具有重要的意义。然而,由于水稻在不同时期、不同株型的形态结构有着相当大的差异,利用田间实验的方式来优化农药喷洒方式不但工作繁琐、耗时长、成本高,且伴有湿度、风速等不确定的外部因素,无法较好的控制整体试验环境,因此必须寻找新的实验方法来代替的田间实验。近年来以自然景观为对象模拟的虚拟作物场景已经屡见不鲜,许多学者利用虚拟模型与物理结合模拟出逼真且有研究价值的虚拟作物。因此结合计算机图形学,利用虚拟模型模拟出不同品种的水稻在不同时期的株型,然后再基于物理规律模拟农药的喷雾场景并且研究两者的交互过程,从而快速、简便、准确地再现农药喷洒的物理过程。本文的主要工作如下:1、提出了一种基于粒子系统方法与光滑粒子流体动力学方法(SPH)的喷雾模型构建方法。先利用粒子系统来构建喷雾模型可视化效果,再利用光滑粒子流体动SPH方法模拟喷雾内部的物理规律。提出的这种方法不仅使得喷雾模型具有较好的可视化效果,且保持了喷雾场景的物理规律,同时还降低喷雾模型模拟所需要的计算量。2、提出了基于实验的方法模拟液滴与任意角度的叶片交互的过程,改进了前人基于实验得出的液滴与叶片交互过程的物理公式,将其从只适用于水平叶片推广到了适用于任意倾斜的叶片。此外还提出了一种新的液滴弹跳方向计算方法,可以比较真实地模拟液滴的弹跳行为。3、提出了一种基于gpu的骨骼动画的水稻形变方法。该方法将现有的水稻植株模型离散化为骨架与控制点,保留其原有拓扑结构,并且根据受力利用gpu渲染其形变效果,从而提高渲染效率并实现实时绘制。4、本文基于Unity5.4.0f3游戏引擎,采用C#语言编程结合UGUI框架实现喷雾与水稻交互场景系统,利用计算机图形学实现喷雾场景以及作物场景,并且利用GUI硬件加速技术实现场景的实时绘制以及漫游。本研究为雾场的建模,雾滴与叶片的交互,以及雾滴在植物冠层的沉积量计算提供了新的思路,也为群体植物场景与雾场交互的实时可视化绘制提供了技术参考。

关键词：喷雾模型场景交互虚拟水稻模型 gpu硬件加速实时绘制

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