基于GPU的多帧盲解卷积图像复原技术并行化实现.pdfVIP

第 37卷 第 1期 应 用 光 学 Vo1．37No．1 2016年 1月 JournalofAppliedOptics Jan．2O16 文章编号 ：1002—2082(2016)01-0057—07 基于GPU 的多帧盲解卷积图像 复原技术并行化实现 张镇韬 ，梁永辉 ，黄宗福 (国防科学技术大学，湖南 长沙 410073) 摘 要 ：多帧盲解卷积图像复原技术能够进一步提高 自适应光学图像的分辨力，但其算法比较 复杂，处理耗时过长，对序列图像复原经常需要几分钟甚至几十分钟的计算时间，对实际应用造 成 了极大不便 。为 了提升算法的运行速度 ，改善其耗时过长的问题，通过研究和分析盲解卷积 算法原理和算法结构 ，采用 目前高速发展的中央处理器(CPU)和图形处理器(GPU)异构加速技 术，主要对耗时最长的矩阵卷积运算进行优化，通过使用库函数与算法结构微调相结合 的方法 并行加速 ，实现多帧盲解卷积的图像复原算法的并行化。使用并行算法对图像进行复原处理， 针对 16帧以上分辨率为 256×256像素的空间目标 图像 ，可以实现 17 的加速比，为图像复原的 实时 ／准实时提供一种可行的方案 。 关键词 ：图像复原 ；多帧卷积；GPU 中图分 类号 ：TN202；0439 文献标志码 ：A doi：10．5768／jA『O2Ol637．0102001 ParallelimplementationofmultiframeblinddecOnVOluti0nbasedonGPU ZhangZhentao，LiangYonghui，HuangZongfu (NationalUniversityofDefenseTechnology，Changsha410073，China) Abstract：M ultiframeblind deconvolution algorithm ，which isoneoftheprimarymethodsfor restoringimage，can enhancetheresolvingpoweroftheadaptiveopticalimages．However，the multiframeblinddeconv0lutionalgorithm takesthealternateminimization。optimizedeconvo— lutionmethodstosolvetheimagesandthepointspreadfunctions(PSFs)oftheobjects，thea— rithmeticiscomplexedandtime—consuming。italwaysneedsseveralminutesevenuptoseveral quarterstosolvetheproblem．Viadevelopingthecentralprocessingunit—graphicsprocessing unit(CPU-GPU)heterogeneoussystem architecture，throughthecombinationofusinglibrary functionandmodulatingthestructureofthealgorithm，weoptimizedthemosttime—consuming part，matrixconvolution，andachievedtheparallelmethodsofrestoringimage．Resultsshow thatformorethan 16framesofspaticaltargetimageswith256×256pixels。thespeed—upratio of17 couldberealized．Thispapercanprovideafeasiblescheme