自适应方向提升小波图像分解在CUDA上的可扩展实现

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1、分类号学号M201072471学校代码10487密级硕士学位论文硕士学位论文自适应方向提升小波图像分解在CUDA上的可扩展实现学位申请人：尹龙学科专业：计算机系统结构指导教师：陈加忠副教授答辩日期：2013年1月23日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringAScalableImplementationofAdaptiveDirectionalLiftingWaveletBa

2、sedImageDecompositiononCUDACandidate:YinLongMajor:ComputerArchitectureSupervisor:AssociateProf.ChenJiazhongHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJanuary2013独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已

3、经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在_____年解密后适用本授权书。本论文属于不保

4、密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要基于小波变换的图像压缩方法是一直以来都是图像处理领域比较重要的一个研究方向，而基于提升结构的小波变换能够方便的实现从整数到整数的变换。自适应方向提升(AdaptiveDirectionalLifting,ADL)小波能够在分数像素精度上检测图像的纹理方向，并沿纹理方向进行提升小波变换。另一方面，依靠单个核心进行计算的图像压缩技术在效率的提升方面是很有限的，而并行计算是提高处理速度的有效手段。

5、CUDA(ComputeUnifiedDeviceArchitecture)为寻找高性能的并行图像压缩算法开辟了新的途径。由于ADL算法需要在变换过程中进行插值操作，并且还要选择最佳提升方向，因此比一般的提升小波变换计算量要大。针对计算量大这一问题，做了一系列研究和改进：分析了ADL算法的执行流程，并分析了其访存和计算性能；针对访存和计算性能进行了改进，并进行了比较；还分析了ADL算法内在的并行性，然后结合CUDA平台的特性，将ADL变换过程划分为适合并行实现的变换步骤；从线程块和线程两个层次的并行性、不

6、同提升步骤之间的数据依赖等方面考虑，分析了已有算法存在的缺陷，并做出了相应的改进，如采用可分离的核函数避免不同线程之间的不必要的等待时间，合理划分计算任务以消除不同提升步骤之间的数据依赖，采用Slice配置方案提高线程块内线程的并行度等；最后通过实验验证了原有算法和改进算法的效果，实验所得数据表明文中提出的算法，相比原来的算法都取得了更好的加速比。关键字：小波变换，自适应方向提升，并行，统一计算架构——————————————————————————————————————————————I华中科技大学硕

7、士学位论文AbstractImagecompressionmethodsbasedonwavelettransformationhasalwaysbeenanimportantresearchdirectioninimageprocessingfield.Andliftingschemecaneasilyconstructwaveletmappingfromintegertointeger.Theadaptivedirectionalliftingwavelet(ADL)inwhichthetexture

8、directionoftheimagecanbedetectedonthefractionalpixelprecision,andliftingwavelettransformationcanbeappliedalongthedirectionofthetexture.Ontheotherhand,imagecompressiontechnologybasedonlyonsinglecomputingcoreisverylim