摘要：针对相位干涉仪测向系统对于大量高速实时信号的处理需求,设计了基于图形处理单元(graphic processing unit, GPU)的频域互相关(简称为FX)鉴相算法,完成了相应的并行程序设计,进行了实时数据的测试验证。为充分发挥GPU强大的浮点运算能力和并行数据处理能力,将涉及大量并行高速数据计算的核心鉴相算法加载在GPU中,实现了高速并行数据的相关处理和相位提取;利用中央处理器(central processing unit, CPU)完成了数据调度、分发和简单的数据处理功能。实验测试结果表明,在较好地保证鉴相精度的条件下,本文设计的基于GPU的鉴相算法,其数据处理速度是基于CPU平台的140倍左右,鉴相速度明显提升,较为圆满地实现了实时性、可靠性和准确性的设计初衷。

摘要：提出了一种基于Nvidia公司Fermi架构图形处理单元(GPU,Graphic Pro-cessing Unit)的分层低密度奇偶校验LDPC(Low-Density Parity-Check)码译码算法的译码器结构优化设计.利用GPU架构的并行性特点,采用帧间与层内双重并行的处理方式,充分利用流多处理器硬件资源,有效缓解了分层译码算法并行度受限的问题.此外,通过采取片上constantmemory存储器压缩存储校验矩阵以及利用片外global memory存储器对译码迭代信息进行联合访问的优化方法,有效降低了访存延迟,提高了译码吞吐率.测试结果表明,通过采用多帧并行处理和存储器访问优化可以提升基于GPU的LDPC译码器吞吐率14.9～34.8倍.

摘要：针对数字下变频系统中高速数据处理实时性需求,设计了基于中央处理器(central processing unit,CPU)+图形处理单元(graphic processing unit,GPU)的异构平台数字下变频处理算法,并完成了相应并行程序设计,进行了实际数据验证。鉴于GPU运算采用单精度浮点数格式进行数据处理,进行长时程数据处理过程中,会产生浮点数舍入误差累积,导致结果的不准确不可靠,设计了联合相位循环归零法和无误差变换补偿法,实现了浮点数舍入误差的控制与补偿。数据测试结果表明,所提方法可将相位误差控制在10-11rad以内,且不随时间累积,计算结果准确可靠。

摘要：针对现有的数字浮雕生成方法速度较慢且浮雕细节不够丰富的缺点,提出了新的高细节实时可交互地生成数字浮雕的方法.首先提出了一种高细节动态范围压缩函数,并在理论上证明了它比目前的压缩函数能更好地保持细节;然后基于该函数建立了一个实时数字浮雕建模系统,其将建模、交互和渲染流程放到GPU上实现,并利用多目标渲染提高帧缓存的利用率,获得了实时建模速度.系统中还设计了一个交互控制界面,使用户能实时地调整刻画浮雕的各种参数.实验结果证明,该方法能快速、便捷地制作出比现有方法具有更高细节特征的数字浮雕.

摘要：为了解决传统方法中存在的三维树木交互式修剪问题,提出一种基于颜色编码的虚拟树木交互式快速修剪方法.首先分析了虚拟树木交互式修剪技术的要求和存在的困难;然后依托自主开发的基于形态特征参数的三维树木建模系统ParaTree,提出一种结合树木层级拓扑结构的快速拾取海量图元的方法,将树木三维模型巧妙地编码为32位RGBA颜色,并利用GPU上的离屏缓冲区实现了基于颜色编码的交互式枝条修剪.实验结果表明,该方法具有普适性,易于与其他植物建模方法结合,扩展了树木三维建模与可视化系统的基本功能,具有像素级的拾取精度和独立于模型复杂度的非常快速的响应时间,为树木栽培和经营管理的株型设计或整枝修剪的数字化设计研究提供了新的手段.

摘要：设计了基于图形处理单元(GPU,graphic processing unit)的数字全息实时再现(DHRTR,digital holography real-time reconstruction)系统,并以旋转骰子为研究对象,实验验证了DHRTR系统的有效性。相对CPU,GPU本身含有许多流处理器,通过并行运算可大大缩短数字全息图再现运算时间。利用统一计算设备架构(CUDA)的运算平台,编写了基于GPU处理器的实时再现软件,在对动态全息图进行连续采集的同时,即时对全息图进行再现,并实时显示再现结果。实验结果表明,本文系统可以实现平均帧速为20 frame/s、大小为512 pixels×512 pixels的数字全息图的实时再现。

摘要：利用图形硬件的纹理映射和可编程GPU功能,高效实现基于焦点区域的体绘制.使用模板缓存检测机制把体数据标记为3个不同的区域,然后对标记区域使用基于纹理映射的方法分别绘制;同时使用基于GPU方法实现了周围区域的体轮廓绘制以及体绘制中多个转换函数的指定过程.文中方法使得体绘制系统实现容易、可扩展性好.

摘要：提出了一种基于卷积算子的铅笔滤镜生成算法,通过分析真实铅笔纹理的结构特征,抽象出铅笔笔画的简单数学模型.根据该模型可以方便地确定其对应的笔刷模板(卷积算子),进而获得用户所需要的铅笔纹理.本文将该算法与图形处理单元(GPU)相结合,借助于GPU的硬件加速功能成功地实现了对视频图像的实时铅笔画风格绘制.

摘要：针对三维地面场景合成孔径雷达回波仿真中存在计算量巨大的问题,提出了一种基于图形处理单元的合成孔径雷达回波快速仿真方法.首先,采用分形布朗运动模型对数字高程模型数据进行分形插值处理;再对插值后的数据进行小面元剖分并计算了剖分后小面元的后向散射系数;接着利用改进的下视角比较法对三维场景的阴影遮挡进行快速判断;最后详细分析了回波仿真过程中的3个并行层次,设计了核函数,并利用线程外推和归约相加的计算方法,实现了图形处理单元编程架构下三维场景合成孔径雷达回波的快速仿真.利用这种方法对实测数字高程模型数据进行了回波仿真和成像处理,验证了该方法的正确性和高效性.

摘要：本文通过引入环境结构因素,提出了一种适用于多层次复杂环境的自适应任务划分算法.自动读取场景模型并通过理解转换为连通邻接区域集,然后对区域进行快速粗粒度划分,有效提高划分性能;自然消除了被障碍隔离的相邻区域个体间的感知计算,大大减少了节点间通信量,使之更适合于大规模群体仿真应用.实验结果表明该算法的划分代价和执行性能均较优.文中设计了一种适合该划分算法的分布式仿真模型,基于该模型的分布式系统对室内多层楼宇或室外场景大规模群体仿真均具有较高仿真性能,相同规模群体的仿真性能与仿真节点数成线性关系表明系统具有良好的可扩展性.