[發明專利]基于GPU的高光譜數據濾波快速計算方法、裝置和系統

在審

• 申請號: 202111165324.7
• 申請日: 2021-09-30
• 公開（公告）號: CN114022400A
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 莫卓亞;劉元路
• 申請（專利權）人: 廣東弓葉科技有限公司
• 主分類號: G06T5/20
• 分類號: G06T5/20;G06T5/00;G06T1/20
• 代理公司: 東莞市科凱偉成知識產權代理有限公司 44627
• 代理人: 賈培軍

本發明屬于圖像處理技術領域，尤其涉及一種基于GPU的高光譜數據濾波快速計算方法，包括GPU，獲取高光譜數據，加載高光譜數據至GPU；調用核函數，結合SG濾波算法進行數據平滑去噪，執行多線程的并行運算，進行高光譜數據的濾波；根據并行運算結果，獲得高光譜數據濾波結果；本發明通過將高光譜數據加載高光譜數據至GPU中，結合GPU和SG濾波算法，通過并行運算的方式，將SG濾波算法與GPU硬件相互配合進行優化，通過配置GPU的數據，實現了多線程的并行運算，極大地提高了高光譜數據濾波的運算速度，高效率地處理高光譜數據的濾波，克服了因高光譜數據的高冗余性而計算速度慢的缺點，顯著地提高了高光譜數據預處理的運算速度。

技術領域

本發明屬于圖像處理技術領域，尤其涉及一種基于GPU的高光譜數據濾波 快速計算方法、裝置和系統。

背景技術

近年來，隨著生活水平的不斷提高，人們的環保意識越來越強，再生資源 分類回收利用越來越受重視。在再生資源塑料回收領域，高光譜分類技術具有 非接觸式測量和分類準確率高的特點。由于高光譜圖像具有圖譜合一的特性， 可以進行材質分類，將光譜特性、圖像特性、輸送線以及氣閥相結合，實現自 動化高速分選，提高了材質分類的效率。

高光譜相機在采集高光譜數據的時候，由于輸送帶振動、光源閃爍、物體 滾動、物體表面反光以及相機內部噪聲等因素的影響，高光譜數據通常會有噪 聲。故在進行數據預處理之前，需要對高光譜數據需要先進行濾波，常用的濾 波方法有：低通濾波，高斯濾波，Savitaky-Golay(SG)濾波等。SG濾波的優點 在于，在濾除噪聲的同時可以確保信號的形狀、寬度不變，因此被廣泛地運用 于數據平滑去噪場合。由于高光譜數據每個像素維度都有一條光譜曲線，而每 個光譜曲線分類的運算都是重復進行的，導致數據冗余比較大，所以數據處理 的速度就決定了產線的最高運行速度。因此提高光譜冗余數據的處理速度是高 光譜塑料分選產業化的瓶頸。在高光譜數據分析之前需要進行濾波，為了減小 分析的時間，需要對數據濾波運算進行加速，但由于數據冗余較大，現有技術 濾波的效率過低，極大地影響了濾波速度。因而，實有必要設計一種基于GPU 的高光譜數據濾波快速計算方法、裝置和系統。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于GPU的高光譜數據濾波快速計算方法、裝 置和系統，旨在解決現有技術中高光譜數據濾波處理效率低下，影響高光譜數 據分析，無法滿足用戶需求的技術問題。

為實現上述目的，本發明實施例提供一種基于GPU的高光譜數據濾波快速 計算方法，包括GPU，所述方法包括獲取高光譜數據，加載高光譜數據至GPU； 調用核函數，結合SG濾波算法進行數據平滑去噪，執行多線程的并行運算，進 行高光譜數據的濾波；根據并行運算結果，獲得高光譜數據濾波結果。

可選地，所述調用核函數，結合SG濾波算法進行數據平滑去噪，執行多線 程的并行運算，進行高光譜數據的濾波的步驟，具體包括：

獲取高光譜圖像數據每個像素維度的光譜曲線的數據，基于SG濾波算法， 對于單個光譜曲線里滑動窗口的最小二乘法擬合運算，計算像素為W*H個的高 光譜圖像數據，獲取高光譜數據的濾波結果；

調用核函數，進行塊內線程規約，執行多線程并行濾波，并將并行濾波結 果傳回至CPU。

可選地，所述獲取光譜曲線的數據，基于SG濾波算法，對于單個光譜曲線 里滑動窗口的最小二乘法擬合運算，計算像素為W*H個的高光譜圖像數據，獲 取高光譜數據的濾波結果的步驟，具體包括：

根據光譜曲線的數據，選取在光譜曲線上窗口內的多個點；

基于SG濾波算法，對高光譜數據中的光譜曲線中的每一個點進行平滑計算， 遍歷曲線后得到一條光滑的光譜曲線。

可選地，所述基于SG濾波算法，對高光譜數據中的光譜曲線中的每一個點 進行平滑計算，遍歷曲線后得到一條光滑的光譜曲線的步驟，具體包括：