低照度图像增强的并行优化研究-计算机技术专业论文.docxVIP

学校代码 分 类 号 10701 107TN82TP391 107 TN82 学 号 1203121805 密 级 公开 西安电子科技大学 硕士学位论文 低照度图像增强的并行优化研究 作者姓名：王羽黛 领 域：计算机技术 学位类别：工程硕士 学校教师姓名、职称：沈沛意 教授 企业导师姓名、职称： 孙建功 高工 提交日期：2014 年 12 月 Parallel optimization research of low light image Enhancement A thesis submitted to XIDIAN UNIVERSITY in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master in Computer Technology By Wangyudai Supervisor:Shenpeiyi Sunjiangong December 2014 西安电子科技大学 学位论文独创性（或创新性）声明 秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下 进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内 容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技 大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。 本人签名： 日 期： 西安电子科技大学 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究 生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保 留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内 容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后 结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。 （必威体育官网网址的论文在解密后遵守此规定） 本学位论文属于必威体育官网网址，在 年解密后适用本授权书。 本人签名： 导师签名： 日 期： 日 期： 摘要 摘要 摘要 在夜晚采集到的图像通常偏黑，人眼分辨不清图像中场景的具体细节信息。低 照度图像增强算法就是将夜晚采集的图像经过处理之后具有白天清晰图像的视觉 效果。但是图像增强算法往往复杂度高，计算量大，实际应用中不能达到实时性 的要求。低照度图像增强算法的研究重点大多集中在对夜间图像增强的效果上， 对算法的加速研究还很有限，而这种算法由于其在增强过程耗时很长的缺点，难 以得到工程上的广泛应用。针对这种现状，本文对基于去雾技术的低照度图像增 强算法进行并行优化改进，使其能够满足实时性要求。 首先，文本研究了并行计算技术的先关硬件以及编程模型，通过对目前常用的 并行实现方法和并行设备进行了分析和对比，总结出各个并行计算平台的硬件特 点以及编程模型的具体应用优势。具体分析了多核 CPU 平台，CPU-GPU 的异构 架构，多核 DSP 平台的并行化特点，为后续的算法优化实现做好铺垫。 然后，在三种平台上实现了对低照度图像增强算法进行并行优化。并行优化前， 对算法中的各个中间步骤进行了复杂度分析，为后来的并行性分析提供依据。在 多核 CPU 平台上，通过软件性能分析器，找到程序中的热点，对算法热点部分进 行了改进，然后使用 OpenMP 编程模型在多核 CPU 上实现低照度图像增强算法的 并行优化。在 CPU-GPU 的异构架构上，对算法中不适合并行计算的估算大气光的 部分进行算法改进，使用 CUDA 编程模型在 GPU 上并行实现整个算法。在多核 DSP 上，采用主从模式的对算法进行任务分配，MessageQ 的核间通信方式，实现 算法的并行实现。在这三种并行计算平台上，在保持算法的运行效果的同时，执 行速度也有不同程度的提高，对于大分辨率的图像，在多核 CPU 以及 GPU 上能 够达到每秒 25 帧的实时处理。在多核 DSP 的嵌入式设备上，由于内存容量的限制， 普通尺寸大小的图像能够满足实时性的要求。 关 键 词：低照度图像增强，并行优化，实时性 论文类型：应用基础研究 I 西安电子科技大学硕士学位论文 西安电子科技大学硕士学位论文 AB ABSTRACT PAGE PAGE VI III III ABSTRACT The images captured at night are always dark, we couldn’t figure out details in the scene. The low night image enhancem