[发明专利]基于GPGPU的高真实感图像的传输方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理领域，特别涉及一种基于GPGPU实现的高动态图像传输方法。

背景技术

具有高度真实感光照的高动态范围图像(HDR)的使用已经彻底改变了计算机图形学领域，成为虚拟漫游领域中不可缺少的部分。以前，我们只能使用低动态范围的图像，这种图像格式通常只是每个颜色通道存储8位，即每个像素24位。这些图像只能代表真实世界场景中一些很有限的信息，因此为了能够很好地再现现实生活中丰富的亮度级别，产生逼真的效果，高动态范围图像通过一系列不同曝光度的照片生成，每个颜色通道有16位，这样每个像素便增大到48倍。

但是数据冗余浪费了许多字节，使得原始的HDR图片大小令人吃惊，为了减轻存储和传输的负担，数据压缩是必要的，这也是本发明的目的之一。目前，对于HDR图片还没有标准的压缩技术。一些早期的研究已经提出了一些解决办法，如RLE、LZW等。这些压缩算法基本上只提供了大约50％的压缩量，而且他们并没有采用在标准图像压缩中所通用的有损压缩技术。RGBE是目前一种很流行的HDR图片表示格式。它用四个字节表示一个HDR图像像素数据，同时使用RLE方法获得了50％的压缩量。ILM的OpenEXR(http://www.openexr.org/.2004.)是最近很流行的一种HDR图片格式。它支持每个通道16位的使用，其中一位表示符号，五位表示指数，十位表示尾数。同时，它支持PIZ、RLE等压缩技术，获得最多35％的压缩量。在HDR有损压缩技术中存在的主要问题是HDR图像中视觉无关信息的识别和提取，这方面的工作目前还进展缓慢。

JPEG2000标准(Rabbani et at.，An Overview of the JPEG2000 Still ImageCompression Standard.In Signal Processing：Image Communication，17(3)(2002)，pages 3-48).可以说综合了图像方面所有的现代技术，可在JPEG基础上再提高30％，而且压缩后的图像显得更加细腻平滑，而且JPEG2000在码率下降的同时率失真(Rate-Distortion)性能仍能保持最优，这样在同样的网络带宽下，我们的对于图片下载的等待时间将大大缩短。JPEG2000的另外一个重要特征是渐进传输，即它在同一影像文件中融合不同质量级别的数据，这一特性允许图像重建根据目标设备的需求进行，从而在传输和带宽利用上具有更大的灵活性。也就是说，它先传输图像的大体轮廓，然后逐步传输其他数据，不断地提高图像质量。这样图像就由朦胧到清晰显示出来，从而节约、充分利用有限的带宽。而传统的JPEG无法做到这一点，只能是从上到下逐行显示。

发明内容

随着G80显卡架构的出现，GPU图形处理器(Graphic ProcessingUnit)在存储访问以及并行计算能力方面都得到了巨大的改进，出现了通用GPU(GPGPU)的编程思想，得到了广泛的应用。GPU在并行计算方面的出色表现使其成为图像处理领域的新热点，许多新的算法已经被提出。CUDA(Compute Unified Device Architecture)为GPU编程提供了一种类C语言的编程接口，并且为编程者提供了一些针对数据并行计算的新的硬件特性。本发明提供了一种基于GPGPU的高并行度图像处理方法，从而加快了图像处理的速度。

本发明的传输方法便是在利用GPU新性能和编程思想的基础上提出的，在保证图像质量的前提下，进一步压缩了图像的大小，加快了图像压缩和解压的速度，从而使得基于WEB的高动态范围图像的传输效率得到了极大的提高。

一种基于GPGPU的高真实感图像的传输方法包括以下步骤：

像素编码器首先通过公式(1)将原始较大的HDR图像数据转换成对数域形式，并且将对数域形式的数值转换成n位无符号整数。