基于CUDA平臺的燃煤火焰圖像分割方法研究.pdf

1、回轉窯是以煤粉為燃料的大型高耗能、高排放熱工設備，為實現(xiàn)煤粉的高效燃燒，提取燃煤火焰的圖像特征進行燃燒工況診斷越來越受重視，它對優(yōu)化燃燒過程、窯前優(yōu)化控制和節(jié)能減排具有重要的意義。傳統(tǒng)的回轉窯控制方法是最原始的人工看火操作方法，近年來，采用燃煤火焰圖像處理技術對窯內溫度的檢測與控制尤為受到重視。但傳統(tǒng)的圖像處理方法運行效率低、處理時間長，不能滿足工業(yè)控制中的實時性要求。
　　計算統(tǒng)一設備架構(CUDA，ComputeUnified

2、DeviceArchitecture)是一種基于圖形處理器(GPU，GraphicProcessingUnit)的使用類C語言進行通用計算的開發(fā)環(huán)境和軟件體系，GPU在并行處理能力和存儲器帶寬上相對于串行處理的CPU有明顯優(yōu)勢，本文研究圖像處理算法在CUDA平臺下的并行化實現(xiàn)問題，設計了幾種方法的并行化流程。實驗結果表明經過并行化處理的算法在運算速度上有了較大的提升。
　　本文做的研究工作主要有以下幾個方面:
　　(1)通過

3、對CUDA編程架構及其軟件體系結構的研究，對并行的圖像處理算法從任務的劃分及存儲器的合理配置上做優(yōu)化。先將任務劃分為不同的執(zhí)行步驟，比較各步驟在執(zhí)行效率和計算復雜度上的差異，然后根據各步驟特點將任務劃分到主機端和設備端，再根據數(shù)據的特點及訪問的頻繁程度，合理的配置紋理存儲器和共享存儲器，進一步加速圖像的處理速度。
　　(2)圖像的預處理在整個圖像處理過程中是非常重要的，其直接關系到后續(xù)圖像分割和特征提取的效果，尤其在燃煤火焰的處理

4、過程中這一問題更顯突出，本文首先針對這一容易被忽視的圖像預處理問題做研究，基于CUDA平臺實現(xiàn)了直方圖均衡化、雙邊濾波、圖像邊緣檢測等一些基本算法。
　　(3)回轉窯內火焰形狀復雜多變，研究中大都采用較復雜的圖像區(qū)域分割的方法，然后再針對分割后的“火焰區(qū)”、“物料區(qū)”等關鍵區(qū)域進行特征提取，圖像分割后能大大減少數(shù)據量，因此，快速準確的分割出感興趣的區(qū)域就顯得尤為重要。模糊C均值聚類的實現(xiàn)過程具有高度的并行性，符合CUDA單指令多數(shù)