基于CUDA的各向异性热传导模型的图像修复.pdf

第31卷第6期
Vol 31 No 6
2014年6月
pplication Research of Computer
Jun.2014
基于CUDA的各向异性热传导模型的图像修复
周冰园,陈庆至“
(上海理工大学a.光电信息与计算机学院;b.上海现代光学系统重点兵验室,上海20003
摘要:针对文物数字图像修复处理中纹理信息缺失和计算复杂度高的问题,哭出于图像结构和不规则纹理
的CPU并行修复算法。在现存研究甚融上修改了热传导偏微分方程模型,在该穂型设计中突出考虑图像結构
和不规则纹黑信息对热传导的影响,通过增加重要图像恔复信息的方式提高了修复效界;然而大董不规则纹理
信息的处理滌低了图像修复的效率,因此为保证算法的实时修复效果,道过GU并行化修复过稈中的雅可比选
代过猩来混高据密集计算的效率,保证图像修复的性能。实验证明,图像修复糢型一步混高了修复效
并.且增加了应用的普道性;同时与串行算法相比,计算速度捉高了20倍以上。该并行图像修复方法具有较好的
应用价
关键词:同一设备计算架构;图像修复;构;纹理;热传导核型;雅克比代法
中图分类号:P2391
文献标志码:A
文章编号:1001-3695(2014)06-1901-05
dni:10.3969/j.isn.1001-369.2014.06.071
Image inpainting using anisotropic heat transfer model based on CUDA
n, CIEN Qing-ku
( 4. College f Oplicul-eeedricul Cumputer Enginering, g Key br ry Modern Opical Systems, U y ofshurgh fur
Sicience c fecfurelegy, ungheni 200093. Chinu
Abstract: This paper proposed the GPU parallel repair algorithm based on irregular image strueture and texture for laek of tex-
ture information in digital image restoration processing of cultural relics and the problem of high computational complexity. On
the basis of existing researeh, it modified the heat transter partial diferential equation model and highlighted considering irre
lar image structure and texture information to the influence of heat transfer in the model design, by increasing the important
image recovery informalion Lo improve Lhe effecl of the repairment. However, a large number of irregular lcxlurc information
processing reduced the efficiency of image inpainting. o in order to ensure real-time repair eftect of the algorithm, through the
restore process of (PU parallel Jacobi iteration proess to improve the efficiency f the data intens ve coniting which ensured
that the pertormance of image inpainting. inally experiments show that the image inpainting model improves the effect of
rcairmonl and adds Ihe univ sally l Ihe applicalion. ompared wilh scrial algorithm al Ihe same lme, Ihr ralclalion spc l
Increases by more than 20 times. The parallel image inpainting method has good application value
Key words: TD A(compile unified vice ar hiler); image inpainting: strule; Icxli; heal Iransfer mocl: Jabi
iteration mcthod
距较远时不能很好地恢复单个物体。 Roth '等人提出基于先
0引言
验模型的简单图像修复算法。上述研方法对丁只有结构信
图像修复是指利用图像的知信息来宜充待修复区息的图像修复效果较好,但是对才含有纹理的图像修复效
域内已经丢失或破损的信息使得图像在视觉上更加合理和真界并不理想。为增图像修友效果必须要考较理信息,HIs
实。随计算机技术和多媒体技术的不断发校,图像修复技术等人。采用从最初的种予开始的成长纹理的非参数方法.仿
不仪用于传統的损伤照片修复、m日用げ文物保护、拟现实、照纹理作为一个马尔可夫殖机场(MRF):由」以像素级来实
医学、影视特技制作答领域的图像修复,成为计算机图形学现填充,?此修复速度常。在这一领域最兵旅响力的工作
研究的热点。
是 Criminisi a等人的基于样例的图像修复,填允的顺序是巾
Berlallie等人首次提出种備微分方程的图像修复个预先定义的优先毀功能决定的;这类方法的缺点是修复效
技术,借鉴经典流体力学方法建立数学模。Chan等人?提架不理想。文L10」首先对带修复图像进行分解得釗结构层
出一种非纹图像的修复方法,使用二阶PDE模型,ば优点是和纹理层,再对结构层和纹理层分別进行修复,最后将修复后
对小区域的修复比较有效,缺点是当修复区城内剩余的元素札相的两层登加得到最斤的修复图像;其缺点是图像分解方法直接
收稿日期:2013-07-16;修回日期:2013-08-29基金项目:家然科学基金资助项日(60970012);闻家教育部博士学和点专项研
导基金资助项目(20113120110080;上海市教委创基金?点资助项目(13ZZ112);上海信息技术领威点科技攻关汁划基金资助项目
(09511501000.09220502800);上海币教育科学研究项月(B11042);上海市一流学科資助项月(XIKX2012);山东省自然科学基全资助观月
I2013ド1(I)5
作者简介:周冰同(1985-),女,项士研就生,主研究方向为并行计算(zhouling(@163.cnm);跡底套(1956-),男,救授,博导,博士、主要研究
向为阿络计笄理论与技术、并行理论与并行数据库、汁算机机、无线传感网等
万方数据