CUDA 盒子过滤器如何工作?

Question

我有这个代码示例，我试图理解它：

__global__ void
d_boxfilter_rgba_x(unsigned int *od, int w, int h, int r)
{
float scale = 1.0f / (float)((r << 1) + 1);
unsigned int y = blockIdx.x*blockDim.x + threadIdx.x;
if (y < h)
{
float4 t = make_float4(0.0f);
for (int x = -r; x <= r; x++)
{
t += tex2D(rgbaTex, x, y);
}
od[y * w] = rgbaFloatToInt(t * scale);
for (int x = 1; x < w; x++)
{
t += tex2D(rgbaTex, x + r, y);
t -= tex2D(rgbaTex, x - r - 1, y);
od[y * w + x] = rgbaFloatToInt(t * scale);
}
}
}
__global__ void
d_boxfilter_rgba_y(unsigned int *id, unsigned int *od, int w, int h, int r)
{
unsigned int x = blockIdx.x*blockDim.x + threadIdx.x;
id = &id[x];
od = &od[x];
float scale = 1.0f / (float)((r << 1) + 1);
float4 t;
// partea din stanga
t = rgbaIntToFloat(id[0]) * r;
for (int y = 0; y < (r + 1); y++)
{
t += rgbaIntToFloat(id[y*w]);
}
od[0] = rgbaFloatToInt(t * scale);
for (int y = 1; y < (r + 1); y++)
{
t += rgbaIntToFloat(id[(y + r) * w]);
t -= rgbaIntToFloat(id[0]);
od[y * w] = rgbaFloatToInt(t * scale);
}
// main loop
for (int y = (r + 1); y < (h - r); y++)
{
t += rgbaIntToFloat(id[(y + r) * w]);
t -= rgbaIntToFloat(id[((y - r) * w) - w]);
od[y * w] = rgbaFloatToInt(t * scale);
}
// right side
for (int y = h - r; y < h; y++)
{
t += rgbaIntToFloat(id[(h - 1) * w]);
t -= rgbaIntToFloat(id[((y - r) * w) - w]);
od[y * w] = rgbaFloatToInt(t * scale);
}
}

这应该是一个带有 CUDA 的盒子过滤器。 从我所读到的内容来看，这应该在给定半径下做一个平均值。 但是在d_boxfilter_rgba_y做这样的事情：

od[0] = rgbaFloatToInt(t * scale);

我不明白为什么使用这个规模，为什么当应该只有一个时，为什么要做所有的循环。计算从 -r 到 +r 的值并将其除以像素数。

有人可以帮助我吗？

Answer 1

要计算半径为 1(3 个值)的框的平均值，您需要：

(box[0] + box[1] + box[2]) / 3 // which is equal to
(box[0] + box[1] + box[2] * 1/3 // which is equal to your scale factor

比例的计算公式为：

1.0f / (float)((r << 1) + 1); // equal to
1 / ((r * 2) + 1) // equal to
1 / (2r + 1) // 2r because you go to the left and right and +1 for the middle

使用两个 for 循环，因为使用了"滑动窗口"优化。首先计算第一个框：

for (int x = -r; x <= r; x++)
{
t += tex2D(rgbaTex, x, y);
}

然后，对于右侧的每个步骤，将添加框右侧的值，并删除框的最左侧值。这样，您只需 2 个操作而不是2*r + 1个操作即可计算盒子的总和。

for (int x = 1; x < w; x++)
{
t += tex2D(rgbaTex, x + r, y);
t -= tex2D(rgbaTex, x - r - 1, y);
od[y * w + x] = rgbaFloatToInt(t * scale);
}
}