基于CUDA的图形处理器FDTD算法仿真研究

由于数值色散及时域迭代的特点,利用时域有限差分（FDTD）进行电磁仿真往往是十分耗时的,通用图形处理器（GPGPU）技术为其提供了解决方案。通过分析FDTD算法及其数值稳定条件,阐明其天然并行优势。基于计算统一设备架构（CUDA）模型,提出了利用图形处理器并行FDTD仿真的实现方法,并与传统CPU计算相比较,验证了并行结果的精确性,分析了各种尺度网格下速度提升情况,通过进一步优化并行方法,计算速度与单CPU相比可提升数十倍。     

基于混合优化方法的立体匹配算法

为了改善线性生长算法获得视差图可靠性差的问题,提出了一种基于混合优化方法的立体匹配算法。该算法综合考虑了计算效率和图像可靠性,将视差匹配转换为多目标优化问题,通过提出的基于模拟退火的鸽群优化算法求解此优化问题,从而实现视差阈值的自适应调节,并获取相应的根点的最优视差值。所提出的混合优化方法较好地克服了局部寻优和全局寻优方法易受初值影响且收敛速度慢的缺点。此外,为了进一步提高视差图可靠性,利用滤波法去除不可靠的视差。仿真结果表明,该算法可以获得更多深度信息,提高了线性生长算法计算视差图的可靠性和鲁棒性。     

基于混合优化方法的立体匹配算法

为了改善线性生长算法获得视差图可靠性差的问题,提出了一种基于混合优化方法的立体匹配算法。该算法综合考虑了计算效率和图像可靠性,将视差匹配转换为多目标优化问题,通过提出的基于模拟退火的鸽群优化算法求解此优化问题,从而实现视差阈值的自适应调节,并获取相应的根点的最优视差值。所提出的混合优化方法较好地克服了局部寻优和全局寻优方法易受初值影响且收敛速度慢的缺点。此外,为了进一步提高视差图可靠性,利用滤波法去除不可靠的视差。仿真结果表明,该算法可以获得更多深度信息,提高了线性生长算法计算视差图的可靠性和鲁棒性。     

一种基于CUDA的三维点云快速光顺算法

提出了一种基于CUDA的点云光顺算法。算法细分成点云空间划分,K邻近搜索,法矢估算以及光顺等四个独立的且并行程度非常高的步骤。设计了基于CUDA的点云空间平均单元格划分算法及数据结构,有效提升了点云的划分效率;设计了基于CUDA的空间K邻近搜索算法;改进了点云法矢估算方法,提出了高斯加权的法矢计算方法,有效改善了法矢估算效果;在光顺过程中加入了邻近点的面积影响因子,缓和了过光顺等不足。最后通过实验验证了算法的有效性。     

一种基于双向动态规划的立体匹配算法

提出了一种利用双向动态规划和视差可靠性准则的立体匹配算法.首先,提出了一种新的全局能量函数,它解决了扫描线间的不连续性,同时保护了的视差不连续边缘;其次,利用加强顺序约束和遮挡约束的双向动态规划方法来处理遮挡;最后,在利用三个可靠性准则去除伪视差点之后,使用可移动窗口方法填充伪视差点的视差获得稠密视差图.实验结果表明,该算法在深度不连续区域和大的无纹理区域均能取得很好的匹配效果.     

基于两级扫描线优化的快速立体匹配算法

通过引入视差梯度理论,提出了一种弱连续性约束,它表示相邻点的视差变化总在一定的范围之内.同时引入了一种两级扫描线优化方法,它从水平和垂直两方向进行扫描线优化.最后把弱连续性约束与两级扫描线优化方法结合起来得到一种快速立体匹配方法.通过对比实验表明,与未加入弱连续性约束的两级扫描线优化算法相比,所提算法计算量更少,同时减轻了同纹理区域的匹配不确定性;与传统一维扫描线优化算法相比,该算法具有更高的匹配准确性并解决了扫描线间的不连续性.     

基于颜色与空间距离的置信度传播立体匹配算法

立体匹配是计算机视觉领域的一个重要研究课题,为了得到准确、稠密的视差图,提出了一种基于颜色与空间距离的置信度传播立体匹配算法.该算法首先将立体匹配表示成马尔科夫随机场模型,然后利用置信度传播方法来解决马尔科夫随机场中的最大后验估计问题,以达到建立稠密视差图的目的.算法中利用了彩色图像的颜色与空间信息建立视差空间图,并使用削减的线性模型来定义视差图的平滑项.采用了标准测试图像进行了测试,结果表明算法具有很好的性能.     

一种基于正交矩的立体匹配方法

通过引入Tchebichef离散正交矩提出了一种新的基于双目立体匹配的方法，该方法利用了Tchebichef离散正交矩在图像空间中的正交性来描述图像的灰度分布特征，然后根据该分布特征对图像对进逐行逐像素匹配，视差计算通过逆变换或者通过比较重建图像的灰度值进行估计，从而得到视差图。给出了利用正交矩处理图像对的重建结果和立体匹配结果。试验结果表明，该方法是可行和有效的。     

RANK变换在立体匹配中的应用研究

通过引入Rank变换,提出了一种基于新的匹配基元的双目立体匹配算法,该算法首先是将灰度图像转换为Rank图像,在此基础上进行匹配,并结合汉明码距离约束条件,减少误匹配率,最后得出视差图.通过对比实验,表明采用这种新的匹配基元进行匹配,与直接采用灰度特征作为匹配基元的算法相比,该方法有更好的抗噪性和匹配准确性.     

CUDA加速的肝脏体纹理合成与映射方法研究

提出一种基于计算机统一设备架构加速(CUDA)的肝脏体纹理合成与映射方法,用于解决传统方法中合成肝脏体纹理耗时过长的问题.新方法消除了传统串行纹理合成中的关联性,采用基于CUDA构架的多线程并行处理来进行肝脏体纹理空间合成中的选块和布块工作,将映射计算中肝脏体模型表面网格节点着色、三角面片内部点集遍历的方法并行化,转移到GPU上进行计算.实验结果表明,该方法在保证肝脏体纹理真实感的同时,具有更高的合成速度.     

三维粒子测速系统中遗传匹配法的设计

提出了基于遗传算法的三维粒子图像匹配方法及实际中的优化设计。该方法以视差为编码、结合SSD(sum of square difference)与SAD(sum of absolute difference)法对结果进行评估,并通过单点、多点的双交叉、变异与序列的混沌化处理达到对分析空间的搜索;最后,局部处理结合全局唯一性迭代检测进一步增加了匹配结果的可信度。利用优化前后所提算法对空间粒子图进行了对比及误差分析。结果表明:所提算法适用于粒子测速系统的立体匹配,能够给出较准确的视差信息。     

求解双目立体视觉的迭代多群体蚁群算法

作为典型的NP问题,双目立体视觉中的匹配一直是研究的热点。提出一种适于求解立体匹配问题的并行、迭代、基于信息反馈的多群体蚁群算法。该算法中子群体完成每个扫描行对应的子优化问题;协调者收集并分析所有子群体的结果,通过投票决定可能匹配的边缘,进而把这种信息转换成信息素传播给子群体,如此迭代直到优化结束。还讨论了双目立体匹配过程中的约束问题,并给出算法的收敛性证明和仿真实验。     

基于分级变换的自适应立体对应算法

通过分级变换将图像从灰度空间转换到新的等级空间,然后构造相应的匹配代价函数计算两个图像点之间的最大相似度,从而找出对应点和偏移值。分级变换可以有效的解决在立体对应中经常遇到的图像噪声、失真及左右图像的亮度差异等问题。大多数的自适应立体对应算法是以偏移量和灰度值两个自变量来构造代价函数,而构造合适的代价函数是一个困难的问题。本文中提出自适应窗选择算法只与灰度值有关。首先通过边缘检测提取出灰度边缘信息。本算法仅根据灰度边缘信息就可以进行自适应窗的选择。自适应选择图像窗的过程与偏移值无关,从而降低了构造代价函数的难度。实验结果说明本算法能够生成准确度较高的深度图,是一种较好的局部立体对应算法。