基于gpu的车辆轮对图像在线预处理系统的研究

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1、硕士学位论文题目:基于GPU的车辆轮对图像在线预处理系统的研究研究生郑宗敏专业测试计量技术及仪器指导教师吴开华教授完成日期2016年3月杭州电子科技大学硕士学位论文基于GPU的车辆轮对图像在线预处理系统的研究研究生：郑宗敏指导教师：吴开华教授2016年3月DissertationSubmittedtoHangzhouDianziUniversityfortheDegreeofMasterOnlineimagepreprocessingsystemofvehiclewheelsetsimagebas

2、edonGPUCandidate:ZhengZongminSupervisor:Prof.WuKaihuaMarch，2016杭州电子科技大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中Ｗ明确方式标明。一切相关责任申请学位论文与资料若有不实么处，本人承担。

3、日期Ｉ良论文作者签名：姜辱賓：从年多月日学位论文使用授权说明目：本人完全了解杭州电子科技大学关于保留和使用学位论文的规定，Ｐ研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属杭州电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为杭州电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可从公布论文的全部或部分内容＾允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。（保密，可＾＾论文在解密后遵守此规定）论文作者签名：矣璋爲ｉ曰期：Ｘ？化

4、年３月么曰Ｉ、指导教师签名：日期：兴Ｉ名年＾月么日名Ｉ杭州电子科技大学硕士学位论文摘要近来，随着铁路轨道交通运输快速发展，轮对作为车辆的重要行走部件，对其进行磨耗检测对保障我国铁路轨道交通运输安全有重要的意义。提高车辆轮对磨耗检测速度是铁路轨道交通检测技术发展趋势之一，轮对图像预处理是车辆轮对磨耗检测的重要步骤，提高其速度有利于轮对磨耗检测速度的提高。为提高轮对图像预处理的速度，提出了基于GPU的车辆轮对图像预处理技术的研究。基于GPU的轮对图像预处理技术是将通过CCD获得的原始轮对图像经

5、过图像预处理得到单像素连续的轮廓曲线，以便通过参数计算得到轮对磨耗参数。本文的主要研究内容有：（1）对现有的轮对图像预处理技术进行了研究和归纳,对其优缺点进行总结和分析。针对图像预处理效率低的缺点，提出了基于GPU的轮对图像预处理方案。（2）研究了并行计算技术及其发展现状，选择CUDA作为GPU的开发和实现平台。深入研究了GPU硬件结构和CUDA编程模式，并搭建了基于GPU的软硬件实现平台，为图像预处理并行算法的设计和实现打下基础。（3）将图像预处理的中的镜像算法在CUDA并行架构下实现，并进行性

6、能分析，根据分析结果，通过改变执行配置对并行过程优化。（4）针对图像预处理中的分割算法，提出了一种基于CUDA并行计算架构及k-means和STING聚类算法的针对轮对图像的快速分割算法，代替区域生长来分割轮对图像。基于CUDA架构的分割算法在保证图像分割效果的同时，大幅度提高了图像分割的速度，最后对该分割算法进行了性能分析。（5）对图像预处理中的击中击不中细化算法进行并行性分析，得出其为一种串行细化算法的结论。然后，通过对现有并行细化算法的比较，找到一种比较适合轮对图像的并行细化算法，对此并行细

7、化算法改进并在CUDA并行架构下实现，最后对并行细化算法进行性能分析。（6）对图像预处理中的像素跟踪算法进行并行性分析，提出并行化方案并在CUDA架构下实现，最后对其进行性能分析。（7）对基于CPU和基于GPU的图像预处理算法的试验结果进行了对比分析,并最终用实验结果证明了GPU在轮对图像预处理方面的优势。关键词：轮对图像预处理，CUDA并行计算架构，分割，细化，像素跟踪，性能分析I杭州电子科技大学硕士学位论文ABSTRACTRecently,withtherapiddevelopmentofra

8、ilwaytransportation,thedetectionofthewheelsets,whichistheimportantpartsofthevehicle,hasanimportantsignificanceforprotectingthesafetyofrailwaytransportation.It'soneofthetrendofrailwaytrafficdetectiontechnologytoimprovethevehiclewheelsetsabrasio