[發明專利]一種基于GPU多核并行加速的車輛檢測方法

有效

• 申請號: 201310306471.0
• 申請日: 2013-07-19
• 公開（公告）號: CN103336959A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 袁通;劉志鏡;王韋樺;劉慧;邱龍濱;曹文濤;趙緯龍;趙宏偉;李雨楠;熊靜;張小駿;王梓;曹志高
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06F9/38;G08G1/01
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明涉及計算機視覺領域，具體涉及一種基于MapReduce的GPU并行計算應用于車輛檢測的方法。

背景技術

隨著智能交通系統在現代社會中重要性的不斷提升，車輛監控技術得到了越來越廣泛的應用。現有智能交通系統的問題主要是大量的監控信息難以得到有效的及時的處理。而如何通過計算機智能地實時地分析和提取有效的信息，以提升車輛監控與跟蹤準確率，已經成為計算機視覺領域的一個熱點研究問題。

基于視覺監控的智能分析技術是計算機視覺和智能交通領域的熱點和難點問題，涉及到圖像處理、機器學習、模式識別等課題。近年來學術界上進行了較多的相關研究。

國內外學者在基于視頻序列的復雜場景下車輛檢測技術上做了很多的工作。我國的道路交通情況比較復雜，存在車輛、行人公用一條道路的情況，行車道路上車輛的顏色、形狀、速度都存在較大差異，因此基于像素級的目標檢測方法，如幀間差法、背景差分法不能滿足我國實際道路需要。現在基于視頻序列的目標檢測系統主要采用特征級的檢測與機器學習算法相結合的方法對運動目標進行檢測。目前，通常采用紋理信息作為特征點，常用的紋理特征有HOG（梯度方向直方圖），小波濾波器，類Haar特征濾波器等。現在運用比較廣泛的車輛檢測的方法有：類Harr特征和自適應決策樹結合算法，HOG描述子與SVM結合算法，HOG描述子與隨機森林結合算法等。類Harr特征的檢測算法在實際應用中，還存在一定數量的誤檢和漏檢，因此HOG是現階段比較好的特征描述子。

然而這些研究和應用還存在一定的問題：雖然基于HOG特征的檢測和跟蹤算法能夠達到比較理想的效果，但是在傳統的計算架構下，對HOG特征的提取、SVM訓練的計算以及特征匹配的計算都比較費時，遠不能滿足實時性的要求。

MapReduce是由谷歌公司提出的并行算法，旨在幫助程序員輕松的編寫分布式程序。程序員只需編寫兩個函數：Map函數和Reduce函數，其他有關并行的功能，包括：任務調度、容錯、實時同步等都由運行時負責。Map函數負責處理輸入數據并產生中間鍵key/value。Reduce函數根據key值將中間鍵進行合并，并產生最終的結果。目前MapReduce的實現包括基于機群的Hadoop系統、基于CPU的Phoenix系統和基于GPU的Mars系統等。

GPU英文全稱為Graphic?Processing?Unit，中文翻譯為“圖形處理單元”，是一種專門處理在個人電腦、工作站或游戲機上圖像運算工作的微處理器。GPU與CPU相比有更多的處理器和更大的內存帶寬，所以GPU有較好的計算能力，可以進行大量計算，如圖3所述，為顯卡的內部結構示意圖。但GPU也有相應的缺點，主要包括：（1）GPU最初的目的是加速圖像處理，采用了SIMD（單指令多數據流）模式，這種模式不支持復雜的控制流；（2）GPU的線程是由硬件管理的；（3）GPU不支持直接存取主機內存，需要進行主機內存和顯卡內存的調度；（4）GPU沒有統一的標準，往往由各廠家決定。為了解決上述問題，NVIDIA公司和AMD公司分別提供了CUDA和Brook+類庫，旨在讓程序員更好的操作GPU，完成通用計算功能。

Bingsheng?He、Wenbin?Fang等人在《Mars:Accelerating?MapReduce?with?Graphics?Processors》一文中提出一種基于MapReduce的顯卡多處理器并行計算模型。

發明內容

鑒于現有技術的不足，本發明旨在于提供一種用基于MapReduce的GPU多核并行加速的車輛檢測方法，具體用以分析和理解復雜場景下車輛行為，有效的降低了原有相應方法的時間復雜度，為用戶提供了較高的實時性，同時在省時的基礎上保障對車輛較高的識別準確率，能有效去除視頻采集圖像的復雜背景和噪聲，本發明的應用有助于改善公共場所的安全監控水平。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種基于GPU多核并行加速的車輛檢測方法，所述方法包括以下步驟：

（1）由CPU獲得待檢測的圖像并復制到GPU內存，其中，將分配的內存設置為不可換頁可提高傳輸速度；

（2）利用硬件紋理單元對所述圖像進行降采樣，然后對所述降采樣后的圖像進行伽馬校驗；