基于CUDA的二值圖像連通域快速標(biāo)記算法改進(jìn)研究.pdf

1、二值圖像連通域標(biāo)記是指將二值圖像中通過給定規(guī)則相互連接的像素附上同樣的標(biāo)記，而相互不連接的像素附上不同標(biāo)記的處理過程。二值圖像連通域標(biāo)記在機(jī)器人視覺，人臉識別等相關(guān)領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。二值圖像連通域快速標(biāo)記算法是在CPU(Central Processing Unit)上進(jìn)行一次光柵掃描標(biāo)記后采用集合合并方式處理等價(jià)類的一種算法，該算法在以CPU為處理核心的算法中是效率最高和最具魯棒性的算法。但是與其他現(xiàn)有標(biāo)記算法相比該算法的效率和性能

2、提升幅度比較有限。本文以并行處理為出發(fā)點(diǎn)，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一種并行的二值圖像連通域標(biāo)記算法來提高二值圖像連通域標(biāo)記問題的處理效率。
　　GPU(Graphic Processing Unit)是顯卡的“心臟”，由于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)對圖像處理要求越來越高，特別是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對于2D和3D圖像的實(shí)時(shí)處理主要依賴于GPU的圖像處理能力。當(dāng)前可編程GPU具有卓越的計(jì)算功率和非常高的存儲(chǔ)器帶寬，可以被認(rèn)為是一種高度并行化、多線程和多核的處理器。CUDA

3、(Compute Unified Device Architecture)是NVIDIA公司提出的一種新的實(shí)現(xiàn)GPU通用計(jì)算的軟硬件架構(gòu)。通過CUDA架構(gòu)編程人員可方便的使用類似C語言的代碼啟動(dòng)大量的GPU線程實(shí)現(xiàn)并行工作。本文所設(shè)計(jì)的算法以CUDA架構(gòu)為基礎(chǔ)，并以CUDA C為編程語言，實(shí)現(xiàn)二值圖像連通域標(biāo)記問題的并行處理。
　　通過二值圖像連通域標(biāo)記問題的可并行化分析，設(shè)計(jì)出了一種完全基于GPU內(nèi)核多線程并行運(yùn)行的二值圖像連通

4、域標(biāo)記算法。該算法的輸入為PBM(Portable Bitmap Image)格式二值圖像文件，經(jīng)過I/O(Input/Output)初始化后將二值圖像文件格式化為由4個(gè)特定位置像素為一最小連接體，以最小連接體為元素的矩陣描述原始圖像。通過對圖像描述矩陣進(jìn)行初次標(biāo)記，一次和反推標(biāo)記和循環(huán)等價(jià)標(biāo)記三個(gè)完全并行步驟后實(shí)現(xiàn)了對二值圖像連通域標(biāo)記問題的處理。該算法最終輸出為對應(yīng)的標(biāo)記值矩陣和連通域數(shù)目。
　　在算法設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上編程實(shí)現(xiàn)了二值