[发明专利]一种基于GPU的图像处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机图形技术领域，尤其涉及一种图像处理的方法。

背景技术

目前一个综合的图像处理软件需要能够对图像进行读取和存档，对图像应用滤镜，并且支持对操作的撤销和重做等等。传统的综合图像处理软件都是基于CPU进行设计的，因为该程序只需要管理内存和硬盘的数据，使用CPU可以很方便地实现以上功能，同时CPU核心数目有限，不会对算法的设计构成太大挑战。

一个专业的图像处理软件必须要支持图层管理，选区管理等。这些在GPU的显存有限，编程不灵活的情况下，都带来了相当大的设计困难。

GPU的全称是Graphics Processing Unit，即图形计算单元，也即普通意义上的显卡芯片。GPU中有着大量的流处理器单元，可以并发地处理数据，因此GPU很适合于用来作图像处理。虽然使用GPU可以很方便地实现一个图像处理的算法，但是，要基于GPU实现一个综合的图像处理软件却会遇到很多困难，主要包括：

存储管理困难：GPU能够操作的存储单元是显卡上的显存，而CPU能够操作的则是系统内存，显存的容量通常要远远小于内存，而且由于软件必须同时使用GPU和CPU，所以需要高效地管理好这两个存储系统之间的使用，并且尽量减少两个数据存储区之间的通信开销。

多线程实现困难：由于使用GPU计算通常需要利用到OpenGL等图形API，而这些OpenGL API只能够工作在主线程，也就是GUI线程的模式下，所以无法像通常方法一样，使用工作线程和GUI线程分离的方式，在密集计算的方式下给出界面反馈。

撤销/重做系统实现困难：由于使用GPU进行图像处理需要将图像数据拷贝至显存，而传统的撤销/重做系统实现则需要图像数据在系统内存中。这样，由于每一次滤镜或调节操作过后都需要进行撤销/重做数据的备份，则要求数据从显存到内存中进行拷贝，而大量的拷贝会对PCIE的传输造成较大压力，而且对实时性影响十分巨大。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题提出的一种图像处理方法，能够在图像渲染操作时实时反馈的滤镜调节效果，平滑的画布缩放和拖动效果，显存与系统内存之间的相互拷贝大大减少，并且在显存容量有限的情况下可以支持多图层。

本发明提供了一种图像处理方法，包括以下步骤：

A、获取待处理图像，将所述待处理图像的一个图层从系统内存中拷贝到图形处理单元的显存中；

B、启动一个图像处理滤镜，在调节滤镜参数的时候，对所述图层的当前可视区域内的缩略图进行实时计算并获得调节结果；

C、使用所述待处理图像的每一个图层的缩略图进行由底至上的混合，以渲染到画布，并将该画布显示到窗口；

D、最后，应用该图像处理滤镜，使用滤镜的参数计算出被激活图层完整的的调节结果。

上述技术方案中，优选地，步骤A还包括：

如果显存容量不足，则同时需要将其他图层的数据在显存中删除，只保留在系统内存中的数据。

上述技术方案中，优选地，步骤C进一步包括：

设置滤镜的参数，实时计算所述待处理图层的缩略图在所述参数下的处理结果；

当所述处理结果与所述待处理图层相比发生变化后，对所述待处理图层进行渲染。

上述技术方案中，优选地，所述滤镜包括一个唯一的标识号和若干被序列化的参数。

上述技术方案中，优选地，还包括步骤：

将所述待处理图像进行全图备份和参数备份，所述全图备份将所有图层进行备份，所述参数备份是将当前操作的参数进行备份；

当撤销当前使用参数方式进行备份的操作时，按操作的先后顺序找到所述图层对应的最邻近的全图备份，将数据恢复到该全图备份；

依次应用全部以参数备份形式存储的操作序列。

上述技术方案中，优选地，所述步骤C中的渲染具体包括：

建立一张空白的帧缓存数据区；

从上至下将各图层的缩略图混合到所述帧缓存数据区上并改变对应的值；

所述各图层的缩略图混合的时候，使用OpenGL着色器语言对帧缓存数据区中的每一个点进行赋值。 

本发明的技术效果在于： 

可以实时反馈滤镜调节效果，平滑的画布缩放和拖动效果，显存与系统内存之间的相互拷贝大大减少，提高图像渲染的处理速度，节省显存，并且在显存容量有限的情况下可以支持多图层操作。