1、毕业设计开题报告 计算机科学与技术 基于 GPU 并行计算的图像二值化研究 一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 图像二值化就是将图像上的像素点的灰度设置为 0 和 255，也就是整个图像只呈现出黑白效果。将 256 个亮度等级的灰度图像通过适当的阀值选取而获得仍然可以反映图像整体和局部特征的二值化图像。在数字图像处理中，二值图像占有非常重要的地位，首先，图像的二值化有利于图像的进一步处理，使图像变得简单，而且数据量减小，能凸显出感兴趣的目标的轮廓。其次，要进行二值图像的处理与分析，要把灰度图像二值化，得到 二值化图像。 图像二值化是图像模式识别的前提，直接决定识别的图像识别的结
2、果 4 。 图像二值化可以分为图像预处理和图像二值化两个阶段，图像预处理解决因为天气或者环境干扰造成的图像模糊、噪音干扰等问题，主要通过灰度拉伸增加图像的对比度，通过图像的平滑去除噪音的干扰。图像的二值化可以分为固定阈值法和局部阈值法，固定阈值法是整个区域的图像二值化采用固定阈值的算法，常用的方法有中值法、均值法、大律法 、固定比例二值化等。固定阈值法在图像区域较大时，不均的光照对图像二值化效果影响显著，而且当背景较为复杂时，二值化效果往 往不是很理想 5 。局部阈值法是对需要二值化的点取周围的一个局部区域进行二值化，在该区域内有一个固定阈值，阈值的选取方法参照固定阈值法，在对不同的点进行二值
3、化时，有不同的区域，因此也有不同的阈值。该方法计算量大，而且周围区域的大小选取直接决定二值化的效果，但是该方法具有较好效果，尤其是对于图像受不均匀光照的图像，二值化效果更为理想 6。 上世纪 90 年代有人提出了 GPU 概念 ， 即用于通用目的的图形处理器 1 。但是在过去 ， 想要让GPU 进行非图形的通用计算 ， 必须通过 OpenGL 或 DirectX 之类的 图形 API 与 GPU 沟通 。 因此 GPU 通用计算一直难以实用化。直到 NVIDIA 的 G80 GPU采用统一渲染架构 ， 用流处理器取代传统的着色器 ,情况才有改观。 2006 年 11 月 ， NVIDIA 公司
4、发布了基于 G80 的并行编程模型和 C 语言开发环境 CUDA(ComputeUnified Device Architecture, 计算统一设备架构 ) 2 。因为有了扩展语法的 C 语言和接口函数库支持 , 程序员不必过于深入了解 GPU 的内部细节 ， 就可以快速编写出适用于 GPU 的通用计算程序。 GPU它的数学运 算能力巨大 , 但分支控制性能低下。它要求在每个计算单元中执行完全相同的操作 ， 因此 ， 只适合执行可以大量并行化的运算。另外 ， 目前 GPU 硬件是专为单精度浮点运算设计的 ， 执行双精度运算性能会降低一个数量级 ， 对运算精度要求高的场合暂时还不宜使用 GPU
5、。所- - - 1 - 以 ， GPU目前还不能取代 CPU。因此 ， GPU 大规模并行通用计算的理想运用模式是 ： 用 CPU 控制主要的流程 ， 将问题分解 ， 把需要大量并行处理的计算密集型任务放到 GPU 上处理。另外 ， 研究传统问题的新算法 ， 使之适于并行计算也是一大发展方向 3。 二、研究的基本内容， 拟解决的主要问题： 1图像二值化算法的实现问题 2图像二值化的实现问题 3图像二值化的设置问题 4图像二值化的传输问题 5图像二值化的排序问题 6图像二值化设计问题 三、研究步骤、方法及措施： 1、总体设计 在需求分析基础上，对图像二值化进行体系架构，概要设计，划分模块等。 2
6、、详细设计 设计语音编码，语音录制，语音回放，语音传输各模块的类。 3、编码阶段 用 C+语音实现各个类，设计界面操作部分代码，并使之与后台处理结合。 4、测试阶段 对系统进行单元测试，集成测试，系统测试等。 5、 写论文 构思论文总体结构，书写论文草稿，反复修改论文。 四、参考文献 1 李建明，万单领，何荣盛，钱昆明 .一种基于 GPU 加速的图像颜色传递算法 .大连理工大学学报 .2008 年 2 Kurugollu F,Sankur B,Harmanci A E.Color image segmenta-tion using histogram multithresholding and
7、 fusionJ.Journalof Image and Vision Computing, 2001,19(13):915-928. 3 董廷呈 . 王龙 . 迟学斌 . DONG Ting-xing. WANG Long. CHI Xue-bin 二维扩散方程的 GPU 加速 -计算机工程与科学 2009,3（ 11） 4 张 引 . 基 于空 间分 布 的最 大类 间方 差牌 照 图像 二值 化算 法 J. 浙 江大 学学 报 :工学- - - 2 - 版 ,2001,35(5):272-275. 5 Liu Yangxing,Ikenaga,Takeshi,et al.A Novel Hybrid Ap-proachof Color Image SegmentationC. Circuits and Sys-tems (APCCAS 2006).IEEE Asia Pacific Conference. Singa-pore:s.n., 2006: 1863-1866. 6 Ye Zhao. Yiping Han. Zhe Fan. Feng Qiu,Yu-Chuan Kuo, Arie E.Kaufman,Klaus Mueller Visual simulation of heat shimmering and mirage 2007()
