3 GPU辅助的并行计算相位 - 中国图象图形学报.DOC

中图法分类号：TP391.41 文献标识码：A 文章编号: 文章索引信息： GPU辅助的希尔伯特变换轮廓术 周波，赵小敏，王东平 （黑龙江科技学院计算机学院， 哈尔滨 150027） 摘要：在希尔伯特变换轮廓术中，相位计算速度的快慢直接影响光学三维测量速度。由于相位计算是在每幅图像的每个像素上分别进行的，每个待处理的像素和已计算的像素之间不存在依赖性，因此具有极高的计算密度，可以通过多线程运行相同的程序进行并行计算。统一架构的图形处理器（GPU）具有强大的数值并行计算能力，可以在GPU上实现并行计算。分析了相位计算的特点后，在GPU上进行相位的并行计算，实现了CPU与GPU的协同工作，解决了在CPU上相位计算方法速度较慢的问题。实验表明，经GPU加速后，在相位计算的质量相同的情况下，计算速度有了较大的提高。 关键字：统一计算设备架构；图形处理器；希尔伯特变换轮廓术；相位计算 GPU Assisted Hilbert Transform Profilometry ZHOU Bo,ZHAO Xiaomin ,WANG Dongping (College of Computer Heilongjiang University of Science and Technology,Haerbin 150027) Abstract: The speed of the phase computation affects the optical three_dimensional measurement speed in the Hilbert transform profilometry.As the pixels to be processed and processed have no dependence with each other so that the phase computation for each pixel on images is separately.Therefore,the same program is executed on multiple threads in parallel with high arithmetic intensity.It allows the phase computation done on the GPU with the help of the powerful unified architecture graphics processor parallel computational capability.This paper analyzes the characteristics of the phase computation,then implements the CPU with GPU working together , and solves the problem of the low efficiency of the phase computation on CPU.Experiments show that by the GPU acceleration the computation speed has been greatly improved with the same quality of the phase computation. Key word: CUDA; GPU; Hilbert transform profilometry ; phase computation 0引言 光学三维测量中通常利用光干涉法或者投影条纹法测量物体，从变形的条纹图中提取代表物理量的相位信息[1]。传统的三维测量处理速度较慢，影响了设备的使用效率。为实现快速测量，往往采用高性能的专用计算机或图像加速卡，系统的成本昂贵，不利于广泛使用。如何最大限度的减少相位计算所耗费的时间是提高三维测量处理速度的关键。由于在进行相位计算时其待处理的数据和计算结果都是相对独立的像素，且具有极高的计算密度，很适于并行计算，所以并行化[2]为提高三维测量的速度提供了机遇。 近几年来，随着GPU（Graphics Processing Unit,图形处理单元）的高速发展，其具有相当高的内存带宽和大量的执行单元，被作为协处理器广泛应用到了海量数据计算的各个领域。NV