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基于CUDA的并行图像处理：原理、实践与优化策略

一、引言

1.1研究背景与意义

在数字化时代，图像处理在众多领域中发挥着举足轻重的作用。从日常的摄影、视频编辑，到专业的医学影像分析、卫星图像解译、工业检测、自动驾驶等，图像处理技术的应用无处不在。随着数据量的指数级增长以及对处理速度和精度要求的不断提高，传统的基于中央处理器（CPU）的图像处理方法逐渐暴露出其局限性。

CPU作为计算机的核心部件，在过去几十年中一直是执行各种计算任务的主要力量。然而，CPU的设计初衷主要是为了应对复杂的逻辑控制和串行计算任务，其核心数量相对较少，且注重单线程性能。在面对图像处理这类需要大量数据并行处理的任