[发明专利]一种基于GPU并行计算的高清视频图像增强方法

权利要求书

1.一种基于GPU并行计算的高清视频图像增强方法，采用计算统一设备架构（CUDA）编程模型，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：根据高清视频帧序列依次读入原始高清视频帧图像S(i,j)，获取原始高清视频帧图像RGB通道数据SR(i,j)、SG(i,j)和SB(i,j)及帧图像尺寸信息，所述帧图像尺寸信息包括帧图像的高度height和宽度width；

步骤2：GPU初始化，包括设置纹理及CUDA数组类型，为数据开辟GPU显存，将所述原始高清视频帧图像RGB通道数据赋值予CUDA数组并绑定纹理内存A；

步骤3：为所述原始高清视频帧图像RGB三通道数据分别分配一Kernel函数，依据所述高清视频帧图像尺寸信息确定执行每个Kernel函数的线程数目，包括设置block尺寸和设置grid尺寸，所述block，是指GPU线程块单元，所述grid，是指GPU线程网单元；

步骤4：分别启动所述三个Kernel函数，从所述纹理内存A中分别读取所述原始高清视频帧图像RGB通道数据，数据类型由BYTE型转为double型，并将数据转换到对数域中，即S’(i,j)=log S(i,j)，将计算结果存入所述CUDA数组并与纹理内存B绑定，之后清空纹理内存A；

步骤5：分别启动所述三个Kernel函数，从所述纹理内存B中读取所述原始高清视频帧图像RGB各通道对数域数据，分别对其进行图像增强处理，将增强后的高清视频帧图像RGB各通道数据存入所述CUDA数组并与纹理内存C绑定，之后清空纹理内存B；

步骤6：分别启动所述三个Kernel函数，分别从所述纹理内存C中读取所述增强后的高清视频帧图像RGB各通道数据进行线性拉伸，将线性拉伸后的3幅图像L(i,j)按R、G、B顺序依次写入一个24位的彩色图像中，将计算结果传回CPU端，输出保存，之后清空纹理内存C，所述线性拉伸公式为下述公式，max和min分别表示最大灰度值和最小灰度值；

步骤7：直至所有需要图像增强处理高清视频帧图像处理完成之后，释放GPU显存；

其中，所述步骤5还包括以下步骤：

步骤51：将增强后的结果图像R(i,j)中的像素点的灰度值都初始化为constant，即R(i,j)=constant；

步骤52：水平方向上，令h=width／2，计算S’(i,j)与S’(i+h,j)之间的相对明暗关系Relation(i,j)，通过下述公式对R(i,j)进行修正；

步骤53：垂直方向上，令l=height／2，计算S’(i,j)与S’(i,j+l)之间的相对明暗关系Relation(i,j)，通过下述公式对R(i,j)进行修正；

步骤54：令h=h／2，l=l／2，重复步骤4和步骤5，直到h=1且，l=1。

2.如权利要求1所述的一种基于GPU并行计算的高清视频图像增强方法，其特征在于，所述步骤3中所述block尺寸，可设置为256或512，所述grid尺寸依据所述图像尺寸信息和block尺寸设置。

3.如权利要求1所述的一种基于GPU并行计算的高清视频图像增强方法，其特征在于，所述步骤3中可配置block为16×16二维线程块，grid尺寸根据下述公式确定：

其中，blockX为线程块X方向尺寸，blockY为线程块Y方向尺寸，gridX为线程网X方向尺寸，gridY为线程网Y方向尺寸,width为图像宽度，height为图像高度。

4.如权利要求1所述的一种基于GPU并行计算的高清视频图像增强方法，其特征在于，所述步骤5中所述的线性拉伸方法还可用直方图截取的线性拉伸方法或者自适应的线性拉伸方法。