基于SMP結(jié)構(gòu)的圖像恢復(fù)算法研究.pdf

1、目前，數(shù)字圖像處理已經(jīng)成為信息處理科學(xué)的一個重要部分，在眾多的圖像處理應(yīng)用中，尤其是在天文學(xué)、醫(yī)學(xué)、軍事應(yīng)用領(lǐng)域都對圖像數(shù)據(jù)的真實性有較高的要求，即使日常的圖像通信也要求獲得盡可能高的質(zhì)量，但在各類圖像處理系統(tǒng)中，由于圖像的傳送和轉(zhuǎn)換，如成像、復(fù)制、掃描、傳輸、顯示等，不可避免的要造成圖像的降質(zhì)，典型的表現(xiàn)為圖像模糊、失真、有噪聲等，為了去除噪聲、改善圖像質(zhì)量，圖像恢復(fù)具有非常重要的意義；除此之外，很多情況下常常要求及時甚至實時地得到真

2、實的圖像數(shù)據(jù)。而數(shù)字圖像往往規(guī)模巨大，普通的計算機(jī)難以滿足用戶對圖像處理速度的要求，并行計算機(jī)的發(fā)展為圖像處理技術(shù)的發(fā)展提供了有利的條件。因此在保證圖像質(zhì)量的前提下，如何利用高性能計算機(jī)來提高圖像恢復(fù)算法的計算效率和降低內(nèi)存的需求量，已經(jīng)成為圖像恢復(fù)算法領(lǐng)域關(guān)注的焦點問題之一。針對這一問題，文章從算法和計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)兩方面入手進(jìn)行了研究。在分析圖像退化原因的基礎(chǔ)上，把由噪聲引起的退化和基于塊編碼傳輸過程中的圖像退化問題作為主攻方向，同時

3、分析了當(dāng)今比較成熟的并行計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)SMP機(jī)群，并討論了SMPCluster上的算法優(yōu)化問題?；趫D像數(shù)據(jù)并行性的特點，討論了兩種情況下圖像恢復(fù)算法的并行化問題；并根據(jù)SMP機(jī)群的特點，對并行算法進(jìn)行了優(yōu)化；最后通過并行計算環(huán)境mpich.nt在機(jī)群上進(jìn)行了模擬，發(fā)現(xiàn)本文所提的算法提高了計算性能，同時降低了內(nèi)存的需求量，取得了良好的效果。 文章的主要創(chuàng)新可以歸結(jié)為： 第一，將具體的圖像恢復(fù)算法與并行機(jī)結(jié)構(gòu)結(jié)合起來，為研

4、究并行圖像恢復(fù)算法提供了一種新的思路。 第二，提出了一種基于中值濾波算法的新的串行算法WMF(WeightedMedianFilter)。WMF算法主要是基于這樣一種思想，對于含噪圖像上受損的任一點，其鄰域中的像素對它的恢復(fù)過程中的貢獻(xiàn)是不同的，如果這一點的灰度值越接近該區(qū)域內(nèi)的中值，則其貢獻(xiàn)相應(yīng)的大一些，反之相應(yīng)的小一些?？紤]到每個像素點的權(quán)值可根據(jù)鄰域中的像素求出，其操作相同，只是操作過程中涉及的數(shù)據(jù)不同，接著設(shè)計了并行算法

5、PWMF(ParalleiWeightedMedianFilter),并討論了其在SMPCluster上的優(yōu)化問題。 第三，搭建了機(jī)群對上述算法進(jìn)行測試，取得了較好的效果，無論是算法的運行時間還是恢復(fù)后圖像的視覺效果都有了較大的改進(jìn)。 第四，對利用錯誤隱藏技術(shù)的JLBNM算法做了兩方面的改進(jìn)，其一是根據(jù)退化圖像本身的內(nèi)容來確定跳躍的步長；其二是對JLBNM算法中環(huán)顧式搜索做了進(jìn)一步的改進(jìn)，采用了模板匹配的思想，進(jìn)行了精細(xì)