[发明专利]一种二值图像中值滤波的快速计算方法以及其实现方法

权利要求书

1.一种二值图像中值滤波的快速计算方法，其特征是，包括如下步骤：

步骤1: 读取图像二值化后获得的图像数据；

步骤2: 将步骤1中读取的图像数据，压缩存放到一个整数数组中，其中整数数组为32位整数数组，每个32位数存放32个二值像素点，利用32位整数中的32个比特位，每个比特位存放一个二值像素的信息，压缩存放二值像素信息时，以横行为单位压缩存放到一维32位整数数组中，二值像素在32位整数数组中从左向右依次存放；

步骤3: 遍历图像中的每个像素点：预设中值滤波半径为R，读取像素邻域中每个横行的2*R+1个压缩存放的像素，统计横行内像素为1的个数；遍历像素邻域中每一个横行，将横行内1的个数累加得到像素1个数的总量；

步骤4: 判断像素邻域内1的数量是否大于像素邻域内像素总数的一半，如果大于总数的一半，该像素就置为1，否则置为0；

步骤5:对二值图像的所有像素点计算完成后，滤波完成。

2.根据权利要求1所述的一种二值图像中值滤波的快速计算方法，其特征是，所述读取像素邻域中每个横行的2*R+1个压缩存放的像素，是从X-R位置开始的连续读取2*R+1位。

3.根据权利要求2所述的一种二值图像中值滤波的快速计算方法，其特征是，所述连续读取的方式采用左移、右移、或计算、与计算来完成。

4.一种权利要求1所述的二值图像中值滤波的快速计算方法的实现方法，其特征是，在一个支持CUDA的GPU上进行所述二值图像中值滤波的快速计算； 包括如下步骤：

步骤S1、读取二值图像数据，并拷贝到GPU的显存中；

步骤S2、从GPU的显存中，读取其中一部分的二值图像数据到GPU的共享内存中；读取共享内存中的二值图像数据，进行二值数据压缩，并将压缩后的数据写入到共享内存中；

步骤S3、对于共享内存中的压缩后的数据，采用多线程并行计算的方式，计算每个像素的值；

步骤S4、比较像素邻域内1的个数和邻域内像素总量的一半，若像素邻域内1的个数大于邻域内像素总量一半，则像素值置为1，否则像素值置为0，将结果写入显存输出；

步骤S5、GPU的显存中二值图像数据的所有的像素都遍历计算完以后，滤波完成。

5. 根据权利要求4所述的实现方法，其特征是，统计读取得到的像素邻域内横行的1的个数，在CPU中用_popcnt()函数来快速计算得到统计结果；在GPU中用__popc ()函数来快速计算得到统计结果。

6.根据权利要求4所述的实现方法，其特征是，步骤S3中，让线程以warp为单位，利用__ballot()指令来快速完成连续32个二值像素到32位整数的压缩存放。

7.根据权利要求4所述的实现方法，其特征是，在像素压缩存放步骤和读取并统计像素邻域数据时，利用GPU的片上高速共享存储器缓存一部分局部数据。