基于gpu的运动估计算法研究

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1、分类号：TP391单位代码：10183研究生学号：2013532098密级：公开吉林大学硕士学位论文（学术学位）基于GPU的运动估计算法研究ResearchonGPU-BasedMotionEstimationAlgorithm作者姓名：刘涛专业：计算机应用技术研究方向：图像处理与模式识别指导教师：卢奕南培养单位：计算机科学与技术学院2016年5月未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，巧不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权

2、的商业性使用（但纯学术性使用不在此限。否则，应承担）侵权的法律责任。巧林大学倾上学侍论义原创性卢刚；本人郑巧卢叨．１学位论义，扯本人在巧导教师的巧巧：所Ｍ义的顿｜｜１：。除文｜己经巧明引川的内容外，本Ｋ，独化进行研究＿作所取稱的成巧论义不包含化何化化个人或集体Ｂ经发农或撰过的化品成巧。对本文的：１１啡旧滿义式标明。木人完午：巧巧別做山巧竖胡献的个人和集体，巧。化文１意识到本声明的法律结巧山本人承巧。学巧论文化巧签名；＾Ｈ拂ｊ：１。４年女八Ｈ１＞基于GPU的运动估计算法研究Resear

3、chonGPU-BasedMotionEstimationAlgorithm作者姓名：刘涛专业名称：计算机应用技术指导教师：卢奕南学位类别：工学硕士答辩日期：2016年5月24日摘要摘要基于GPU的运动估计算法研究稳定可靠的运动矢量搜索算法在图像处理中占据非常重要的地位。块匹配搜索算法由于其便于实现、原理简单的优点在实际应用中得到了快速发展，同时很多学者针对块匹配的快速搜索算法也有一些深入的研究。由于全搜索算法效率低下，不适合进行实时处理，而传统的快速块匹配算法虽然可以在很大程度上提高搜索的速度，但是这些算法容易陷入局部最优解

4、，从而极大地影响运动矢量估计的准确性。因此，在对运动矢量准确性以及算法实时性要求较高的情况下，传统的运动矢量估计算法还不能完全满足要求。根据块匹配算法的优点本文详细地研究和分析了几个比较经典的基于块匹配的搜索算法，阐述了各个算法的原理及其搜索步骤，以及各种搜索方法的技术特点。除此之外，还对传统搜索算法的优化方式做了归纳总结。然后针对传统算法存在的问题，本论文提出一种改进方法——基于块匹配与时空相关性的全搜索运动估计算法。此算法首先对视频序列进行全搜索，然后借鉴三维递归搜索算法中运动块之间的时空相关特性，并采用中止判别技术，对全

5、搜索之后计算出的运动矢量进行优化。实验结果表明，改进算法的运动估计结果更接近运动物体的真实运动状态，准确性优于传统算法。针对改进算法时间复杂度较高的问题，本文利用GPU强大的并行计算能力和特殊的存储层次结构对其进行优化。在OpenCL软件平台上，将改进算法的每个实现步骤映射为功能相同并满足OpenCL并行模型的内核函数，针对具体的优化目的和不同的内核，设计改进算法并行化的数据存储、线程的分配以及数据降维等优化方案。实验结果表明，并行处理后的改进算法运算速度大幅提升，完全满足实时性的要求。最后本文对所做的工作进行了总结，并提出进

6、一步的研究内容。关键字：运动估计，块匹配，全搜索，时空相关性，并行计算IAbstractAbstractResearchonGPU-BasedMotionEstimationAlgorithmRobustmotionestimationalgorithmhasnotonlybecomeanimportantsubjectincurrentvideocompressiontechnology,butalsoplaysamoreandmoreimportantroleinvideoprocessing.Becauseofthesi

7、mpleprincipleandthesimplicitytorealize,blockmatchingalgorithmhasbecomemoreandmorepopularinallofmotionvectorestimationalgorithm.Thereareincreasingnumberofarticleswhicharewrittenbyresearchersareresearchingblockmatchingalgorithm.However,thefullsearchalgorithmissoineffi

8、cientthatitcannotsatisfysomesituation.Butthetraditionalfastblockmatchingalgorithms,althoughtheyaregoodatimprovingsearchspeed,theyalwaystra