本文選題：CUDA　切入點(diǎn)：快速干涉測(cè)量　出處：《中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所)》2017年碩士論文

【摘要】：在光學(xué)檢測(cè)技術(shù)中,相移干涉技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)波長量級(jí)的非接觸式測(cè)量,是光學(xué)檢測(cè)過程中最有效的方法之一。其中,多步相移的算法以其更高的測(cè)量精度和重復(fù)性而應(yīng)用廣泛,但該過程處理的數(shù)據(jù)量大、計(jì)算復(fù)雜度高,難以滿足快速測(cè)量的應(yīng)用需求。另外,CUDA架構(gòu)下的CPU/GPU異構(gòu)并行計(jì)算技術(shù)能夠高效地解決通用科學(xué)計(jì)算問題,而OpenCV作為開源的計(jì)算機(jī)視覺庫,為圖像處理問題提供了有效解決方案。因此,針對(duì)相移干涉測(cè)量中的計(jì)算瓶頸問題,提出了“基于CUDA和OpenCV的快速干涉測(cè)量”的研究課題。論文首先圍繞相移干涉測(cè)量原理,介紹了菲佐相移干涉儀的原理,探討了相移算法和相位解包裹算法,并對(duì)相移干涉測(cè)量的誤差進(jìn)行了討論,仿真分析了幾種算法的抗噪性能,結(jié)果表明隨機(jī)相移算法(RPSI)較定步長相移算法抗噪性好、速度性能優(yōu)異,因此針對(duì)RPSI設(shè)計(jì)出其CPU/GPU的異構(gòu)并行算法具有較高應(yīng)用價(jià)值;其次,系統(tǒng)地探討了CUDA的編程模型、執(zhí)行模型和存儲(chǔ)模型,介紹了CUDA的主要語法。然后探討了干涉圖的預(yù)處理過程,以創(chuàng)建掩膜的方法剔除計(jì)算無關(guān)區(qū)域,將總體計(jì)算量減少了1/5。其中介紹了兩種創(chuàng)建掩膜的方法及其OpenCV中的實(shí)現(xiàn),分別為基于Hough變換的圓檢測(cè)方法以及基于輪廓的區(qū)域分割方法,結(jié)果表明前者適用范圍較窄,只能解決干涉條紋區(qū)域?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)圓形的情況,而后者能夠有效地分割出近似圓形的干涉條紋區(qū)域。最后,詳細(xì)論述了基于CUDA的元件面形快速干涉測(cè)量問題,系統(tǒng)地探討了算法的整個(gè)設(shè)計(jì)過程,分別圍繞算法的并行性分析與任務(wù)分解、并行算法具體實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)和結(jié)果分析三個(gè)方面詳細(xì)探討了GPU加速的AIA隨機(jī)相移算法、GPU加速的Goldstein相位解包裹算法,并采用最小二乘法去面形傾斜。整體處理過程包括從干涉圖視頻流中讀取13幀圖像,通過預(yù)處理、求解包裹相位、相位解包裹、面形去傾斜的處理階段,最后獲得被測(cè)元件的表面形貌分布。其中,實(shí)現(xiàn)了平均176毫秒求解13幀干涉圖的相位分布,平均34毫秒完成相位解包裹。單次的整體測(cè)量過程,累計(jì)平均耗時(shí)480毫秒,實(shí)現(xiàn)了快速處理、實(shí)時(shí)性較好的效果。
[Abstract]:In this paper , the principle of phase - shift interferometry is discussed . The results show that random phase - shift algorithm ( RPSI ) has better noise - resistance and high speed performance . The results show that random phase - shift algorithm ( RPSI ) can effectively solve the problem of fast measurement . and the real - time performance is good .

【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP391.41

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1729306