基于CUDA的影像配準(zhǔn)與拼接方法研究.pdf

1、圖像作為客觀世界能量或狀態(tài)的可視化形式，為人們認(rèn)知和改造客觀世界提供了豐富的信息。而圖像配準(zhǔn)和圖像拼接作為圖像處理的基本問(wèn)題之一，在虛擬現(xiàn)實(shí)、地質(zhì)勘測(cè)、醫(yī)學(xué)影像、氣象預(yù)測(cè)、應(yīng)急響應(yīng)等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。
　　圖形處理器GPU將更多的晶體管用作執(zhí)行單元，計(jì)算能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)傳統(tǒng)的中央處理器CPU。目前，GPU技術(shù)已經(jīng)廣泛用于數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、圖像語(yǔ)音識(shí)別、基因工程、全球氣候準(zhǔn)確預(yù)報(bào)等領(lǐng)域，同時(shí)也為遙感影像的快速處理提供了一種新的解決

2、方案。
　　針對(duì)當(dāng)前影像配準(zhǔn)和拼接計(jì)算中存在問(wèn)題，本文在分析當(dāng)前影像配準(zhǔn)和拼接技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合CUDA并行計(jì)算技術(shù)，重點(diǎn)研究了大尺寸高分辨率遙感影像配準(zhǔn)方法以及航空影像的在線實(shí)時(shí)拼接方法。本文的主要研究?jī)?nèi)容包括:
　　(1)大尺寸遙感影像配準(zhǔn)。針對(duì)傳統(tǒng)遙感影像配準(zhǔn)方法難以適應(yīng)于大尺寸高分辨率遙感影像配準(zhǔn)的問(wèn)題，本文提出一種由粗到精的配準(zhǔn)控制點(diǎn)匹配方法;在此基礎(chǔ)上，采用小面元微分糾正方法實(shí)現(xiàn)大尺寸影像的高精度糾正，并采用一種

3、自適應(yīng)的掃描線填充算法來(lái)計(jì)算每個(gè)糾正像素所在的三角形;本文通過(guò)分析配準(zhǔn)中各個(gè)步驟的計(jì)算瓶頸問(wèn)題，利用CUDA并行計(jì)算技術(shù)對(duì)控制點(diǎn)匹配和影像糾正兩個(gè)階段進(jìn)行了加速。通過(guò)IKONOS全色影像、Geoeye全色影像和多光譜影像、ZY-3衛(wèi)星影像等實(shí)驗(yàn)表明，本文方法可以取得較高的配準(zhǔn)精度，且利用GPU加速算法獲得了較高的加速比。
　　(2)航空影像實(shí)時(shí)在線拼接。針對(duì)航空影像在線實(shí)時(shí)拼接的計(jì)算瓶頸，本文提出了一種基于CPU與GPU協(xié)同處理的

4、在線拼接方法?；赑OS數(shù)據(jù)，在CPU端計(jì)算原始影像與糾正影像之間的單應(yīng)變換關(guān)系，然后利用GPU并行計(jì)算實(shí)現(xiàn)影像的糾正過(guò)程;由于航空影像間具有較大重疊度，因此本文提出一種自適應(yīng)的拼接方法，即通過(guò)計(jì)算后續(xù)影像的重疊度以判斷當(dāng)前影像是否需要拼接，大大了減少冗余計(jì)算;同時(shí)本文利用兩臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)，其中一臺(tái)作為模擬相機(jī)拍攝影像，往處理機(jī)器上傳輸影像。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法基本實(shí)現(xiàn)了航空影像的在線實(shí)時(shí)拼接，且拼接結(jié)果滿足為災(zāi)害、突發(fā)情況的實(shí)