基于GPU的反卷积算法并行优化

《基于GPU的反卷积算法并行优化》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第46卷第6期2016年11月航空计算技术AeronauticalComputingTechniqueV01．46No．6NOV．2016基于GPU的反卷积算法并行优化隽鹏辉1，贾婷婷2，窦爱萍1，刘金学1(1．中航工业西安航空计算技术研究所，陕西西安710068；2．西安科技大学高新学院，陕西西安710109)摘要：反卷积是图像去模糊的基本算法，针对传统反卷积算法在图像去模糊处理中实时性较弱问题，提出基于众核GPU的IterativeDeconvolve3d反卷积算法的并行优化实现。所提算法将原算法中的核心运算

2、放在GPU上并行实现，利用CPU和GPU协同工作模式，CPU负责串行任务GPU负责并行任务。实验表明：与传统的算法相比，在不影响图片处理效果的前提下，计算速度比CPU上的实现速度提高了近11倍，并具有良好的可扩展性。关键词：并行；反卷积；GPU；CUDA中图分类号：TP332；TP399．4文献标识码：A文章编号：1671．654X(2016)06—0076．04OptimizationofImageDeconvolutiononGPUJUANPeng．huil，JIATing．tin92，DOUAi．pin91

3、，LIUJin．xue(1．Xi’anAeronauticsComputingTechniqueResearchInstitute，AVIC，Xi’an710068，China2．GaoxinCollege，Xi’anUniversityofScienceandTechnology，Xi’an710109，China)Abstract：DeconvolutionisthebasicalgorithmofImageDeblurring．Inordertodealwiththeproblemofweakrealtim

4、e，theimplementationofIterativeDeconvolve3dbasedontheGPUisproposedthathasim—plementedthecoreoperationonGPU．InuseofthecollaborativeworkmodeofGPUandCPU，CPUisre．sponsiblefortheserialworkandGPUisresponsiblefortheparallelwork．Comparedwiththetraditionalalgorithm，the

5、experimentshowsthat：underthepremiseofnotaffectingtheimageprocessingresults，thecalculationspeedofthisalgorithmonGPUisnearly1timesfasterthanthatofCPU，andhasagoodex—pansibility．Keywords：parallel；deconvolution；GPU；CUDA引言随着计算技术和集成电路技术的发展，图形硬件的更新速度越来越快。1999年NVIDIA发

6、布GeForce256绘图处理芯片时，首先提出GPU概念，其多流水结构、向量处理特性以及32位IEEE标准浮点精度的实现，使得它对于计算密集型的科学应用有非常大的吸引力，越来越成为通用计算的一个有效的并行平台。近几年来很多科学计算都已经被移植到GPU这个计算平台，如精确天气预报、卫星图像处理和核爆炸的模拟等。由于光的衍射作用，传统的荧光显微镜由于焦平面外信息的干扰造成拍摄图像模糊。为了提高图像的分辨率，一方面改善荧光显微镜的成像技术，典型的代表是激光共聚焦以及CCD技术的使用；另一方面，通过计算机进行数字图像处理

7、和分析。图像反卷积算法是图像去模糊的基本算法，使得光学显微镜发挥了很大的作用。herativeDeconvolve3d算法是非负的迭代型图像处理算法，由BobDougherty开发作为图像处理软件ImageJ的插件¨。2J，能够对2D和3D图像进行反卷积处理，由于该算法基于JAVA实现，对小数据速度尚可；随着显微镜成像技术的快速发展，需要处理的图像数据越来越巨大，对日益增长的图像数据进行反卷积处理已不现实，为了应对这种需求，本文在GPU众核处理器上实现了IterativeDeconvolve3d并行版本。1并行优

8、化的实现1．1CPU多核的优化实现为了对该算法进行并行优化，首先使用VisualVM工具进行热点函数分析，图1是分析得到的程序调用收稿日期：2016一10—17修订日期：2016一ll—15基金项目：国家自然科学基金项目资助(31327901)作者简介：隽鹏辉(1989一)，男，陕西宝鸡人，助理工程师，硕士研究生，主要研究方向为计算机系统结构。2016年11月隽鹏辉等：基