基于cuda的一种红外图像细节增强算法的实现

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1、分类号学号M201271855学校代码10487密级硕士学位论文基于CUDA的一种红外图像细节增强算法的实现学位申请人：石磊学科专业：电子与通信工程指导教师：马泳教授答辩日期：2014年5月28日万方数据AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringAFulfillmentofInfraredImageDetailEnhancementAlgorithmBasedonCUDACandidate：ShiLeiMajor：ElectronicsandComm

2、unicationEngineeringSupervisor：Prof.MaYongHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay，2014万方数据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

3、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。本论文属于保密□，在_____年解密后适用本授权书。不保密□。（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：年月日万方数据华中科技大学硕士学位论文摘要随着红外成像技术地不断发展，图像数据位宽出现了14位、16位或更高，灵敏度日益提升，帧率也越来越高。然而众所周知，红外成像存在图像信息中像素灰度级集中

4、，对比度差的问题。为了解决这些问题，研究人员陆续提出了效果越来越好的图像增强的算法，这也就意味着图像增强算法的复杂度越来越高。此时就存在几种矛盾：复杂算法的开销与底层硬件规模和功耗限制的矛盾；越来越快的更新速度与底层硬件较慢的开发周期的矛盾；越来越快的数据率与CPU运算能力不足的矛盾等等。为了解决上述种种矛盾，本文提出了CPU+GPU的PC端体系架构。FPGA及相关电路只负责采集原始图像数据，其余所有图像处理工作全部交由PC机处理，由于算法开发人员只需要掌握C语言及一些必要知识，这样做使得图像处理算法的更新变得更加快速与方便。PC端利用CPU进行资源管理与进程调度，利用GPU擅

5、长处理大规模数据并行计算的特点来进行红外图像处理，这样就最大程度地发挥了一台PC机所有运算资源，可以很好地适应高速数据率的发展趋势。本文使用了NVIDIA公司提供的CUDA软件编程构架方案。CUDA使得GPU的开发变得简单，程序开发人员上手快，也更高效地利用了GPU的能力。此外，本文在前人研究的基础上，对红外图像细节增强技术进行了探讨。从红外图像特征入手，简单梳理了红外图像增强技术发展的历程，自然引出双边滤波器在其中的独特优势，再结合其他算法的优点，及本文所述红外成像系统的特点，最终形成了本文提出的基于双边滤波器的红外图像细节增强算法。最后，本文实现了将上述两者的结合，即利用C

6、UDA实现基于双边滤波器的红外图像细节增强算法。通过整体的红外算法系统测试，验证了提出的算法的可行性及有效性，能有效地保留红外图像中的细节信息，具有良好的视觉效果；同时也验证了CPU+GPU的架构模式在处理复杂图像处理算法的实时性，满足了当今快速发展的红外成像技术对于高分辨率、高帧率实时红外图像处理的要求。关键词：红外图像处理；CUDA；图像细节增强；双边滤波器；自适应平台直方图增强I万方数据华中科技大学硕士学位论文AbstractWiththecontinuousdevelopmentofinfraredimagingtechnology,thewidthofimagedat

7、aappears14,16ormore,andthesensitivityisincreasing,andtheframerateisalsoincreasing.Howeveraspeopleknown,infraredimagingisconfrontedwithconcentrationofthepixelgraylevelandlowcontrast.Tosolvetheseproblems,researcherspresentingbetterimageenhancementalg