基于GPU的人工蜂群算法改进模型及其应用研究

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1、中图分类号：TP311单位代码：11414学号：2013215068题目基于GPU的人工蜂群算法改进模型及其应用研究学科专业计算机科学与技术研究方向计算机软件与理论硕士生刘泽泓指导教师王智广教授入学时间：2013年9月论文完成时间：2016年5月硕士学位论文独创性声明郑重声明：本硕士学位论文是作者个人在导师的指导下，独立进行研宄工作所取得的成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他个人和集体已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得中国石油大学或者其它单位的学位或证书所使用过的材料。对本研究做出贡献的个人和集体，均已在论文中做了明确的说明并表示了

2、谢意。作者和导师完全意识到本声明产生的法律后果并承担相应责任。別丼泣１作者签名、：減日期：导师签名Ｚ灿，Ｌ６：曰期：硕士学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解中国石油大学（北京）学位论文版权使用的有关规定，使用方式包括但不限于：学校有权保留并向有关部门和机构送交学位论文的复印件和电子版；允许学位论文被查阅和借阅学校可以公布学位论；文的全部或邰分内容，可以米用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文；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。本学位论文属于保密范围，保密期限ｉ年，解密后适用本授权书。

3、本学位论文作者如需公开出版学位论文的部分或全部内容，必须征得导师书面同意一，且须以中国石油大学（北京）为第署名单位。作者签名：沖祕日期：导师签名？“：？〇〗曰期：（？－－１摘要摘要随着大规模并行计算技术的高速发展以及GPU硬件水平的不断提高，越来越多拥有并行化特点的算法在其并行化阶段运用到了GPU并行计算技术。而人工蜂群算法具有部分并行化的特点，在寻找最优解的过程中各个种群内粒子相对独立。本文在总结传统运行在CPU上的人工蜂群算法的基础上，提出了基于GPU的人工蜂群算法模型（PABC）。PABC算法的采蜜蜂、跟随蜂的邻域搜索阶段以及适应度计算阶段均运行在G

4、PU内核中，利用人工蜂群算法中各个蜜蜂的独立性，达到并行运算的目的。PABC模型的数据初始化、随机数生成等数据组织阶段运行在CPU中，并增加了GPU和CPU之间的数据通讯。由于采用了CPU、GPU协同工作模式，PABC比传统ABC模型拥有更快的处理速度，并且可以在大种群的背景下表现优异。本文还进行了针对5个测试函数的实验对PABC模型进行论证。此外，本文将PABC模型分别应用到了Canny算子图像边缘检测算法和粒子滤波视频跟踪技术中。通过与传统Canny算子图像边缘检测算法的结合，由实验证明在不同的种群规模、迭代次数下，均能够提高边缘检测算法的执行速度。在PABC应用于粒子滤波算

5、法时，由6个标准图像序列实验论证了改进后的算法在跟踪效果的稳定性、准确性和效率上均有较好的表现。关键词：人工蜂群算法；GPU；并行计算；边缘检测；粒子滤波-II-ABSTRACTResearchontheImprovedModelofArtificialBeeColonyAlgorithmbasedonGPUanditsApplicationABSTRACTWiththerapiddevelopmentoflarge-scaleparallelcomputingtechnologyandthecontinuousimprovementofthelevelofGPUhardware

6、,moreandmorealgorithmswithparallelcharacteristicshavebeenappliedtotheGPUparallelcomputingtechnologyintheparallelphase.Theartificialbeecolonyalgorithmhasthecharacteristicsofpartialparallelization,intheprocessoffindingtheoptimalsolution,theparticleisrelativelyindependent.Onthebasisofsummarizing

7、thetraditionalartificialbeecolonyalgorithmonCPU,anartificialbeecolonyalgorithmmodelbasedonGPU(PABC)isproposed.PABCalgorithmisusedtorunintheGPUkernel,whichisbasedonthesearchphaseofthebeesandtheneighborhoodsearchphaseandthefitnesscalculationpha