Список основных исполнителей по Государственному контракту 14. 740. 11. 1258 от 17 июня 2011

4.3Реализация методов сжатия полутоновых растровых изображений

1. 
   #include
   
2. 
   #include
   
3. 
   #include
   
4. 
   #include "Image.h"
   
5. 
   
   
6. 
   const QStringList IMAGE_FORMATS = QStringList() << "jpg" << "png" << "bmp";
   
7. 
   
   
8. 
   Image loadFromQImage(QImage image);
   
9. 
   
   
10. 
    bool loadFromFile(QString filename, Image* res)
    
11. 
    {
    
12. 
    QImage img;
    
13. 
    foreach (QString format, IMAGE_FORMATS)
    
14. 
    {
    
15. 
    if (img.load(&in, format.toAscii()))
    
16. 
    {
    
17. 
    *res = loadFromQImage(img);
    
18. 
    return true;
    
19. 
    }
    
20. 
    }
    
21. 
    return false;
    
22. 
    }
    
23. 
    
    
24. 
    Image loadFromQImage(QImage image)
    
25. 
    {
    
26. 
    int width = image.width();
    
27. 
    int height = image.height();
    
28. 
    quint16* buf = new quint16[width * height];
    
29. 
    for (int y = 0; y < height; ++y)
    
30. 
    {
    
31. 
    for (int x = 0; x < width; ++x)
    
32. 
    {
    
33. 
    buf[y * width + x] = qGray(image.pixel(x, y)) * 256;
    
34. 
    }
    
35. 
    }
    
36. 
    return Image(width, height, buf);
    
37. 
    }
    

1. 
   void saveToFile(const Image& img, QString filename, QString format)
   
2. 
   {
   
3. 
   QImage res(img.getWidth(), img.getHeight(), QImage::Format_RGB32);
   
4. 
   for (int y = 0; y < img.getHeight(); ++y)
   
5. 
   {
   
6. 
   for (int x = 0; x < img.getWidth(); ++x)
   
7. 
   {
   
8. 
   quint16 i = img.getPixel(x, y) / 256;
   
9. 
   res.setPixel(x, y, qRgb(i, i, i));
   
10. 
    }
    
11. 
    }
    
12. 
    res.save(filename, format.toAscii());
    
13. 
    }
    
    
    

4.4Реализация методов улучшения, восстановления и морфологической обработки полутоновых растровых изображений

	а)
	б)
Рисунок 3 – Схема линейной фильтрации	Рисунок 4 – Пример линейной фильтрации (повышение чёткости): а) исходное изображение; б) результирующие изображение

1. 
   __constant__ Mask filterMask;
   
2. 
   texture <u16, cudaTextureType2D, cudaReadModeElementType> input;
   
3. 
   
   
4. 
   __global__ void filterImage(Image out) {
   
5. 
   int row = blockIdx.y * blockDim.y + threadIdx.y;
   
6. 
   int col = blockIdx.x * blockDim.x + threadIdx.x;
   
7. 
   if (out.inside(row, col)) {
   
8. 
   const int hs = filterMask.size / 2;
   
9. 
   float sum = 0;
   
10. 
    for (int i = -hs; i <= hs; ++i) {
    
11. 
    for (int j = -hs; j <= hs; ++j) {
    
12. 
    sum += tex2D(input, col+j, row+i)*filterMask.value(i,j);
    
13. 
    }
    
14. 
    }
    
15. 
    out.setPixel(row, col, (int)sum);
    
16. 
    }
    
17. 
    }
    
18. 
    
    
19. 
    void filter(u16* pixels, int width, int height, float* mask,
    
20. 
    int maskSize)
    
21. 
    {
    
22. 
    const int imageSizeInBytes = width * height * sizeof(u16);
    
23. 
    cudaChannelFormatDesc desc = cudaCreateChannelDesc(16, 0, 0,
    
24. 
    0, cudaChannelFormatKindUnsigned);
    
25. 
    cudaArray* inputArray;
    
26. 
    cudaMallocArray(&inputArray, &desc, width, height);
    
27. 
    cudaMemcpyToArray(inputArray, 0, 0, pixels, imageSizeInBytes, cudaMemcpyHostToDevice);
    
28. 
    input.normalized = false;
    
29. 
    input.filterMode = cudaFilterModePoint;
    
30. 
    input.addressMode[0] = input.addressMode[1] = cudaAddressModeClamp;
    
31. 
    cudaBindTextureToArray(&input, inputArray, &desc);
    
32. 
    Image out;
    
33. 
    out.width = width;
    
34. 
    out.height = height;
    
35. 
    cudaMalloc(&out.pixels, imageSizeInBytes);
    
36. 
    Mask k;
    
37. 
    k.size = maskSize;
    
38. 
    memcpy(k.values, mask, sizeof(float) * k.size * k.size);
    
39. 
    cudaMemcpyToSymbol(filterMask, &k, sizeof(Mask));
    
40. 
    dim3 threads(16, 16);
    
41. 
    dim3 blocks((width + threads.x - 1) / threads.x,
    
42. 
    (height + threads.y - 1) / threads.y);
    
43. 
    filterImage<<>>(out);
    
44. 
    cudaMemcpy(pixels, out.pixels, imageSizeInBytes,
    
45. 
    cudaMemcpyDeviceToHost);
    
46. 
    cudaUnbindTexture(&input);
    
47. 
    cudaFreeArray(inputArray);
    
48. 
    cudaFree(out.pixels);
    
49. 
    }
    

• 
  pixels – указатель на пиксели обрабатываемого изображения;
  
• 
  width, height – соответственно длина и высота входного изображения;
  
• 
  mask – указатель на коэффициенты маски фильтра;
  
• 
  maskSize – размер одного измерения маски фильтра; в программе предполагается, что фильтр имеет квадратную маску.
  

1. 
   загрузка входного изображения в текстурную память (строки 21-28);
   
2. 
   выделение в глобальной памяти графического ускорителя буфера, в который будет записано выходное изображение (строки 29-32);
   
3. 
   загрузка маски фильтра в область константной памяти (строки 33-36);
   
4. 
   запуск CUDA-ядра, выполняющего фильтрацию (строки 37-40);
   
5. 
   копирование выходного изображения из памяти графического ускорителя в оперативную память компьютера (строка 41);
   
6. 
   освобождение выделенных ресурсов (строки 42-44).
   

• 
  одно обращение к константной памяти может быть транслировано соседним 15 нитям;
  
• 
  константная память кэшируется, следовательно, последовательные обращения к одному и тому же адресу не порождают лишних обращений к памяти [13].