[发明专利]一种基于多GPU的高速计算全息图的方法

摘要

本发明涉及一种基于多GPU的高速计算全息图的方法，利用多个GPU同时计算，并且运用基于点元法的表格数据压缩方法计算全息图，在计算查找表表格数据时，将建立的三维空间分成多个虚拟的二维截面图层，由于每个二维平面所有点对应的传播方向的调制因子相同，所以在记录查找表数据时，将Z方向调制因子提取出来，只需记录二维平面内水平和竖直方向的调制因子，减少了层数倍的存储空间。结合并行实现压缩查找表的方法，不仅减少了查找表的存储空间，还加快了全息图的计算速度。同时，编程建立在主流GPU架构上，方便开发，利于推广。可广泛应用于各图形处理器当中。

主权项

一种基于多GPU的高速计算全息图的方法，其特征在于，用GPU并行的方法，并将Z方向的调制因子提取出来，在离线(Off‑line)下预先计算全息图的X和Y方向的调制因子，并存储于表格中；然后，在在线(In‑line)下，首先从表格中读取构建目标物体点对应的X，Y方向调制因子，然后乘以对应的Z方向的调制因子，从而获得所需点的全息图；其中，离线的计算过程包括以下步骤：步骤一：在主机端申请显示查找表(Look‑Up‑Table，LUT)和设备端的内存空间；步骤二：建立查找表空间，并将数据传输到设备端；步骤三：调用设备端的核函数(kernel函数)，该函数在设备端进行运算；步骤四：设备端保存主机端传来的物体数据；步骤五：设备端计算X，Y方向的调制因子，每个线程索引分别对应X，Y的值；步骤六：将计算结果传回主机端；步骤七：保存设备端传回的调制因子数据，释放申请的主机端和设备端空间；在线的计算过程包括以下步骤：步骤一：在主机端申请查找表和设备端的内存空间；步骤二：读取物体数据和查找表中保存的数据；步骤三：将数据信息传输到设备端；步骤四：调用设备端的核函数，该函数在设备端进行运算；步骤五：设备端保存主机端传来的物体数据和查找表空间数据；步骤六：设备端进行运算，对于同一二维面上的物点，首先计算所有相同X坐标的点的Y方向的调制因子之和，然后乘以相应的相同Y坐标的点的X方向的调制因子之和，最后乘以对应平面的Z方向的调制因子便可以得出该平面物体的全息图；步骤七：将计算结果传回主机；步骤八：保存设备端传回的全息图数据，释放申请的主机端和设备端空间，保存并显示计算结果。