استریوویژن در جی پی یو (مقاله ترجمه شده)

مقدمهمبحث عمق استریو یکی از مرسوم ترین و مهمترین موضوع در بینایی کامپیوتر است. اخیرا در این منطقه توسعه به طور قابل ملاحظه ای پیشرفت چشمگیری داشته است. با این حال، از لحاظ سرعت، الگوریتم های استریو که معمولا چند ثانیه تا چند دقیقه به منظور تولید یک نقشه و محدود کردن برنامه های کاربردی پردازش می شوند بهترین هستند. برنامه های کاربردی بسیار جالبی مانند ناوبری ربات و واقعیت افزوده، که در آن عمق اطلاعات با کیفیت و سرعت ویدئو بالا بسیار مهم است وجود دارد.در این مقاله ما تعدادی از تکنیک هایی را که طی چند سال گذشته توسعه یافته اند، به منظور بهبود سرعت و کیفیت الگوریتم های استریو در زمان واقعی خلاصه می کنیم. یکی از رایج ترین تکنیک های محاسبات سخت افزاری گرافیکی کالاها (یعنی پردازنده های گرافیکی) بهره برداری از پهنای باند موازی است. ارزیابی با استفاده از پایگاه داده میدلبری نشان می دهد که رویکردهایی که ما تاکنون ارائه داده ایم یکی از بهترین و سریع ترین الگوریتم های استریو هستند.روشبا توجه به یک جفت تصویر، هدف الگوریتم استریو این است که پیوندهای پیکسلی بین دو تصویر ایجاد کند. به طور کلی مکاتبات می توانند به عنوان یک بردار ناسازگار بیان شوند، و با توجه به یک جفت تصاویر، هدف الگوریتم استریو ایجاد پیوندهای پیکسلی بین دو تصویر است. به طور کلی مکاتبات می توانند به عنوان یک بردار ناسازگار بیان شوند، اگر پیکسل های P L(x,y) و PR(x’,y’) مربوط به تصویر سمت چپ و راست باشند، سپس اختلاف PL(x,y) و PR(x’,y’) در تصاویر آنها به عنوان مختصات-[x-x’,y-y’] تعریف می شود. بنابراین، خروجی یک الگوریتم استریو در نقشه نامتوازن است، به عنوان مثال، نقشه ای که اختلاف هر بردار را برای هر پیکسل در یک تصویر ثبت می کند (تصویر مرجع) – تقشه نامتوازنی را برای تصویر دیگر به صورت خودکار با توجه به تقارن بردارهای تناوبی تعریف می کند.اصلاحرویکرد استاندارد برای عمل اصلاح جفت تصاویر شامل اعمال هموگرافی 3*3 تصاویر استریو می باشد که خطوط اپی پولار را با خطوط مربوطه مرتبط می کند. همچنین یک روش معمول برای اصلاح لنز غیرخطی در یک زمان می باشد. بهینه سازی رایج این است که یک جدول جستجو را ایجاد کنید که افست پیکسل را اعوجاج لنز و متوازنی را تصحیح کند. آخرین نسل از پشتیبانیِ سخت افزار گرافیکی به بافت وابسته می باشد و باعث می شود اصلاح دقیق در هر پیکسل ممکن باشد.هزینه تطبیق محاسباتهزینه تطبیق به طور وسیع مورد استفاده قرار می گیرد و اختلافِ قدر مطلق بین شدت پیکسل چپ و راست به صورت زیر می باشد:|PL(x,y) – PR(x+d,y)| . (1)d مقدار تقارن فرض شده است. برای هر پیکسل PL(x,y) در تصویر مرجع، ما تمام فرضیه های عدم انطباق را برای هزینه های مربوطه با استفاده از معادله 2.2 محاسبه می کنیم. در نهایت، ما مقدار هزینه تطبیق C را به دست می-آوریم- و آرایه سه بعدی x, y, d مشخص می شود. محاسبات را می توان در GPU با استفاده از برنامه های قطعه-بندی و نقشه برداری بافت انجام داد. علاوه بر این، پیکسل ها می توانند برای استفاده از قابلیت پردازش بردار GPU طبقه بندی شوند. جزئیات را می توان در [5] یافت.هزینه جمع آوریوظیفه هزینه جمع آوری بیش از هزینه تطبیق در پیکسل در یک پنجره کوچک است بدین منظور که ابهام در هزینه تطبیق کاهش یابد. در آنسوی هدف، ما سه روش مختلف را توسعه داده ایم که عبارتند از: MIPMAP، پنجره تطبیق، و وزن رنگ.GPUهای MIPMAP مدرن دارای جعبه های ساخته شده در فیلتر هستند تا به طور موثر تمام سطوح MIPMAP مورد نیاز برای ساخت بافت را تولید کنند. از یک تصویر پایه P0 فیلتر زیر شروع می کند و به صورت بازگشتی اعمال می شود:که (u,v) و (p,q) مختصات پیکسل هستند. بنابراین، 2n * 2n به طور موثر جمع مقادیر کارآمد در پنجره است. هزینه تطبیق نهایی برابر اختلاف پنجره ها می باشد. این رویکرد ویژگی های سراسری پنجره های بزرگ را با حداقل ضلع محلی پنجره های کوچک ترکیب می کند. جزئیات را می توان در [4] یافت.گزینش نابرابریبا توجه به محدودیت زمانی، فقط دو گزینه برای گزینش اختلاف وجود دارد: “برنده-همه” (WTA) که هر پیکسل را به مقدار تقاربی با حداقل هزینه اختصاص می­دهد یا برای استفاده از برنامه پویا (DP) نتایج را براساس اسکن خطی بهینه­سازی می­کند. WTA بسیار ساده­تر از محاسبات است اما نتیجه حاصل از آن به خطای تصویر و کالیبراسیون حساس می­باشد. DP نتایج را به صورت بهینه­سازی شده ارائه می­دهد، اما سازگاری بین اسکن خطی را اجرا نمی­کند. هر دو WTA و DP می­توانند در GPU اجرا شوند. ما دریافتیم که DP در GPUها به طور قابل توجهی احتمالا با توجه به ساختار پیچیده و ساختار حلقه دریافت نمی­شود.نتایج و نتیجه­گیریما الگوریتم را با استفاده از مجموعه داده میدلبوری ارزیابی کردیم [1]. وزن رنگ براساس تجمیع ترکیبی با برنامه­نویسی پویا بهترین نتایج را به دست می­آورد، و در شکل 2 نیز نشان داده شده است. همانطور که در جدول 1 نشان داده شده است، از لحاظ سرعت MIPMAP+WTA سریع­ترین است و نزدیک به 1000 میلیون دیفرانسیل در ثانیه (MDE/s)1 را ارزیابی می­کند. در مقابل، بسته­های استریو تجاری فقط می­توانند حدود 150 MDE/s را دریافت کنند. برخی از نتایج ویدئویی را می­توان در [3] یافت.این مقاله توسط دانشگاه کنتاکی منتشر شده و در سایت ای ترجمه جهت دانلود ارائه شده است. در صورت نیاز به دانلود رایگان اصل مقاله انگلیسی و ترجمه آن می توانید به پست دانلود ترجمه مقاله استریوویژن در جی پی یو در سایت ای ترجمه مراجعه نمایید.