[發(fā)明專利]一種基于GPU并行計(jì)算的高清視頻圖像增強(qiáng)方法

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• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN109961404A
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇向東;蘇杭;姜琳琳
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽靈景智能科技有限公司
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T1/20;H04N9/64
• 代理公司: 暫無信息
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一種基于GPU并行計(jì)算的高清視頻圖像增強(qiáng)方法，采用計(jì)算統(tǒng)一設(shè)備架構(gòu)（CUDA）編程模型，其特征在于，包括以下步驟：讀入高清視頻幀圖像，初始化GPU，分別為高清視頻幀圖像RGB三通道數(shù)據(jù)分配一Kernel函數(shù)，RGB三通道數(shù)據(jù)類型由BYTE型轉(zhuǎn)為double型，再轉(zhuǎn)換到對數(shù)域中，像素點(diǎn)灰度值校正的起點(diǎn)和終點(diǎn)選取，線性拉伸增強(qiáng)后的RGB三通道圖像，之后按R、G、B順序依次寫入一個(gè)24位的彩色圖像，計(jì)算結(jié)果傳回CPU端輸出保存，直至所有需要圖像增強(qiáng)處理高清視頻幀圖像處理完成之后釋放GPU顯存。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了高清視頻圖像的增強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了算法的GPU并行加速，有效提高了處理效率，實(shí)現(xiàn)了高清視頻的實(shí)時(shí)要求，可在普通終端（普通電腦）上運(yùn)行，有效地降低了成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及并行計(jì)算領(lǐng)域，以及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于GPU并行計(jì)算的高清視頻圖像增強(qiáng)方法。

背景技術(shù)

目前由于高清數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的普及，存在著海量的高清視頻數(shù)據(jù)，由于霧霾、低照度、環(huán)境光等影響，使得其中大量的視頻數(shù)據(jù)無法看清或色彩失真，視頻圖像的視覺效果受到嚴(yán)重影響，需要對視頻及圖像在輸出前進(jìn)行增強(qiáng)處理，以達(dá)到適合觀看的效果。

現(xiàn)有的Retinex算法，圖像增強(qiáng)效果較好，且適應(yīng)性較強(qiáng)，但主要存在的問題是在CPU的處理效率較低，針對高清視頻處理達(dá)不到實(shí)時(shí)（25幀/秒），或者需要更高端的服務(wù)器或圖像工作站來處理，成本較高。

另外，目前迫切需要一種在普通終端（普通電腦）上可以運(yùn)行的圖像增強(qiáng)算法，來處理高清視頻，使其達(dá)到實(shí)時(shí)或超實(shí)時(shí)以適合視覺觀看。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于GPU并行計(jì)算的高清視頻圖像增強(qiáng)方法，結(jié)合GPU對 Retinex算法進(jìn)行優(yōu)化處理，使其可以在普通臺式電腦處理高清視頻達(dá)到實(shí)時(shí)或超實(shí)時(shí)的能力。

為此，本發(fā)明實(shí)施例提供了如下技術(shù)方案：

一種基于GPU并行計(jì)算的高清視頻圖像增強(qiáng)方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：根據(jù)高清視頻幀序列依次讀入原始高清視頻幀圖像S(i,j)，獲取原始高清視頻幀圖像RGB通道數(shù)據(jù)SR(i,j)、SG(i,j)和SB(i,j)及幀圖像尺寸信息，所述幀圖像尺寸信息包括幀圖像的高度height和寬度width；

步驟2：GPU初始化，包括設(shè)置紋理及CUDA數(shù)組類型，為數(shù)據(jù)開辟GPU顯存，將所述原始高清視頻幀圖像RGB通道數(shù)據(jù)賦值予CUDA數(shù)組并綁定紋理內(nèi)存A；

步驟3：為所述原始高清視頻幀圖像RGB三通道數(shù)據(jù)分別分配一Kernel函數(shù)，依據(jù)所述高清視頻幀圖像尺寸信息確定執(zhí)行每個(gè)Kernel函數(shù)的線程數(shù)目，包括設(shè)置block尺寸和設(shè)置grid尺寸，所述block，是指GPU線程塊單元，所述grid，是指GPU線程網(wǎng)單元；

步驟4：分別啟動所述三個(gè)Kernel函數(shù)，從所述紋理內(nèi)存A中分別讀取所述原始高清視頻幀圖像RGB通道數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)類型由BYTE型轉(zhuǎn)為double型，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到對數(shù)域中，即S’(i,j)=log S(i,j)，將計(jì)算結(jié)果存入所述CUDA數(shù)組并與紋理內(nèi)存B綁定，之后清空紋理內(nèi)存A；

步驟5：分別啟動所述三個(gè)Kernel函數(shù)，從所述紋理內(nèi)存B中讀取所述原始高清視頻幀圖像RGB各通道對數(shù)域數(shù)據(jù)，分別對其進(jìn)行圖像增強(qiáng)處理，將增強(qiáng)后的高清視頻幀圖像RGB各通道數(shù)據(jù)存入所述CUDA數(shù)組并與紋理內(nèi)存C綁定，之后清空紋理內(nèi)存B；

步驟6：分別啟動所述三個(gè)Kernel函數(shù)，分別從所述紋理內(nèi)存C中讀取所述增強(qiáng)后的高清視頻幀圖像RGB各通道數(shù)據(jù)進(jìn)行線性拉伸，將線性拉伸后的3幅圖像L(i,j)按R、G、B順序依次寫入一個(gè)24位的彩色圖像中，將計(jì)算結(jié)果傳回CPU端，輸出保存，之后清空紋理內(nèi)存C，所述線性拉伸公式為下述公式，max和min分別表示最大灰度值和最小灰度值；