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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:常善評
研究生(外文):shan-ping chang
論文名稱:光流演算法與Opencl在互動式教學軟體設計上之應用
論文名稱(外文):The Application of Optical Flow and OpenCL in the Design of Interactive Learning Software
指導教授:王輝清
口試委員:許志宇林培榮
口試日期:2011-07-01
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:應用數學系所
學門:數學及統計學門
學類:數學學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2011
畢業學年度:99
語文別:中文
論文頁數:45
中文關鍵詞:光流演算法教學軟體
外文關鍵詞:Optical FlowOpenCL
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光流法(Optical Flow)是指將影像經過計算來判斷影像中的每一個點如何運動。本研究主要將webcam擷取的影像利用Lucas-Kanade光流法來判斷影像中每個點的移動方向與移動速度。由於計算的需求較大,使用OpenCL撰寫平行程式在GPU平台上作高速運算。利用OpenCL結合光流法設計成互動式教學軟體,並探討在GPU平台上進行高速運算的程序以及探討研究者在設計軟體的過程中所遇到的困難與解決的方法。

The method of Optical Flow is used to determine the movement of each pixel in an image. In this research, the movement of pixels in the images captured by webcam are determined by the method of Optical Flow proposed by Lucas and Kanade. To meet the need of a large amount of computation ,OpenCL is used to write a parallel program such that it can take the full advantage of high performance computation of GPU. It is investigated that the difficulties in designing interactive teaching softwares are encountered in combining OpenCL,Optical Flow and GPU platform.

目錄

摘要……………………………………………………………………… iv
Abstract………………………………………………………………… v
目錄……………………………………………………………………… vi
圖目錄…………………………………………………………………… vii
表目錄…………………………………………………………………… viii
第一章 緒論……………………………………………………… 1
第二章 文獻探討……………………………………………………… 4
第一節 光流法…………………………………………………… 4
(一)光流法理論……………………………………………… 4
(二)平面光流場求解………………………………………… 5
(三)Lucas-Kanade光流法…………………………………… 6
第二節 GPGPU簡介……………………………………………… 8
(一) CUDA架構………………………………………………… 9
(二) OpenCL模式……………………………………………… 13
第三章 研究流程……………………………………………………… 16
第一節 研究階段………………………………………………… 16
第二節 程式架構………………………………………………… 17
(一) Visual C++ MFC函式庫視窗程式平台整合…………… 17
(二) Webcam擷取影像(Vfw函式庫)………………………… 17
(三) ODBC資料庫……………………………………………… 19
(四) Optical Flow…………………………………………… 19
(五) OpenCL核心程式………………………………………… 20
第三節 程式的執行流程………………………………………… 22
第四章 結果與討論…………………………………………………… 29
一、webcam在影像擷取上的問題…………………………… 29
二、在OpenCL程式上的問題………………………………… 31
三、Optical Flow計算與動作偵測的問題………………… 31
第五章 結論與建議…………………………………………………… 36
參考文獻……………………………………………………………… 37
附錄一 KHRONOS Group …………………………………………… 39
附錄二 OpenCL錯誤訊息…………………………………………… 40
附錄三 本程式之Kernel…………………………………………… 42


英文文獻

1、Barron,J.L.and Thacker, N.A.(2005) "Tutorial: Computing 2D and 3D Optical Flow", Tina Memo No. 2004-012.

2、Horn, B.K.P. andSchunck, B.G.(1981), “Determining Optical Flow”, Artificial Intelligence, 17, pp185–204.

3、Lucas, B.D. and Kanade, T.(1981), “An Iterative Image Registration Technique with an Application to Stereo Vision”,DARPA Image Understanding Workshop, pp121–130 (see also IJCAI’81, pp674–679).

4、Kearney, J. K. et al.,(1987) “Optical flow estimation: An Error Analysis of Gradient-Based Methods with Local Optimization” IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, Vol. 9, pp.229-244.

5、Peter,J,B,(1983)”The Laplacian Pyramid as a Compact Image Code”,”IEEE Transactions on Communications”,Vol.COM-31,No.4 .

6、Simoncelli, E.P.(1994), “Design of multi-dimensional derivative filters”, IEEE Int. Conf. Image Processing”, Vol. 1,pp790-793 .

7、Simoncelli, E.P., Adelson, E.H., Heeger, D.J.(1991)“Probability distributions of optical Flow”. In: CVPR, pp. 310–315.
中文文獻

1、何書瑩(2001)。CAI之理論探討。育達學報,15,85-93。

2、林麗娟(2000)。電腦視覺設計:動態性因素與學生特質探討。輔仁大學出版社。

3、徐照麗(2000)。教學媒體—系統化的設計、製作與運用。台北:五南。

4、張明麗(1996)。電腦輔助教學的探討。花蓮師院國際人文教育年刊,6,295-308。

5、劉洲男(2010)。網路互動式多媒體教學平台建置並應用於高中數學。逢甲大學應用數學系研究所碩士論文。


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