[发明专利]一种利用GPU并行加速图像转换的屏幕图像获取方法

权利要求书

1.一种利用GPU并行加速图像转换的屏幕图像获取方法，其特征在于，包括以下步骤：

利用GDI图形设备接口获取实时系统屏幕图像即RGB32图像，并基于OpenCL异构计算框架，利用GPU并行计算将获得的RGB32图像转换为视频编解码适用的YUV420图像，最终将YUV420图像数据推送出去；

所述的获取实时系统屏幕图像，是通过DirectShow Filter实现的，DirectShow Filter命名为Screen Recorder，Screen Recorder仅具有一个输出Pin，输出Pin的媒体类型为视频流MEDIATYPE_Video/MEDIASUBTYPE_NV12，Screen Recorder的整体对外功能为按设定的频率获取屏幕区域图像，并将其以YUV 4:2:0图像数据的NV12格式码流输出；

所述的Screen Recorder，其工作流程为：

Screen Recorder获取到屏幕区域图像后，根据图像大小创建OpenCL Buffer用以存放图像数据，用来和GPU设备进行数据传输；

将图像数据写入到OpenCL Buffer中后，对OpenCL Buffer中的图像根据用户设置的图像处理要求进行相应的图像处理工作；

图像处理完成后，将OpenCL Buffer中的图像数据从RGB颜色空间的位图图像数据格式转换为YUV 4:2:0图像数据的NV12格式存放；

完成图像数据转换后，从OpenCL Buffer中读取NV12格式图像数据回到系统内存中；

最后根据输出媒体类型将此图像数据封装成Sample并传递给下游Filter中，进入下一次获取屏幕区域图像的循环中。

2.根据权利要求1所述的利用GPU并行加速图像转换的屏幕图像获取方法，其特征在于：所述的图像处理和图像数据转换，都以OpenCL Buffer作为图像数据的存储载体，即这部分图像处理和图像数据转换工作过程中，图像数据都存放在GPU管理的显存中，和CPU管理的系统内存之间没有额外的数据传输操作；直到图像数据转换成NV12格式图像数据后，才从OpenCL Buffer中取回输出的图像数据到系统内存中。

3.根据权利要求1所述的利用GPU并行加速图像转换的屏幕图像获取方法，其特征在于：所述的图像处理和图像数据转换，都在GPU上进行，并且只进行了两次host端和device端之间的数据传输，分别是：(1)进行图像处理和图像数据转换前，将图像数据从host端传输到device端；(2)图像处理和图像数据转换完成后，将图像数据从device端取回到host端中。

4.根据权利要求1所述的利用GPU并行加速图像转换的屏幕图像获取方法，其特征在于，所述的GPU并行计算，包含以下步骤：

对转换图像的每个2×2像素区域安排一个work-item进行颜色空间转换和色度亚采样计算；

每个work-item从输入的RGB32图像中读取对应像素数据，并将计算结果数据按照NV12图像存储格式存放到输出图像中；

对转换图像的每个16×16像素区域的颜色空间转换和色度亚采样计算工作安排在一个work-group中进行，每个work-group的大小为8×8，其中有64个work-item。

5.根据权利要求1或4所述的利用GPU并行加速图像转换的屏幕图像获取方法，其特征在于：所述的GPU并行计算，具体包含以下步骤：

进行滤波计算前，检查当前work‐item对应像素位置是否超出处理图像范围，若超出则不进行后续计算和操作；

从输入的RGB32图像读入2×2像素区域数据时，使用内置内存访问函数vload8分别将2对连续存放的2个像素点的4个通道分量一次性读取到寄存器中；对于输入图像共进行了2次内存读取的访问请求；

根据输入的4个RGB32像素数据，计算得出4个亮度Y值和1对色度UV值；

将4个亮度Y值和1对色度UV值写入输出图像时，使用内置内存访问函数vstore2分别将2对连续存放的2个像素点的亮度Y值和1对色度UV值一次性写入到输出图像的Y‐plane和UV‐plane中，对于输出图像共进行了3次内存写入的访问请求。