Extracción de Características en Imágenes Digitales Usando Programación en Paralelo

Abstract

En la actualidad se tiene un gran avance en la construcción de procesadores con un gran número de núcleos, esto conlleva a tener más recursos computacionales a utilizar. De igual manera se tiene en cuenta que el procesamiento de imágenes digitales está en un punto importante de su desarrollo, ya que se utiliza en un gran número de áreas como puede ser en imágenes médicas para la detección de cáncer, en visión computacional para procesos industriales, entre otros. Este avance en los dos campos está siendo ganado por el hardware, lo que lleva a un desperdicio de recursos. La mayoría de los algoritmos para procesar imágenes digitales usan una arquitectura secuencial, por lo cual no se está exigiendo al máximo a los procesadores. Para evitar este desperdicio, se plantea el procesamiento en paralelo. Este paradigma de programación propone ventajas, como lo es, reducir el tiempo de cómputo usando todo el hardware disponible, obteniendo muy poco o casi un nulo desperdicio de recursos computacionales. El presente trabajo tiene como objetivo diseñar e implementar algoritmos de bajo nivel para optimizar el procesamiento de una convolución de dos dimensiones, esto con la finalidad de reducir el tiempo de cómputo utilizado por los algoritmos para poder obtener resultados en la menor cantidad de tiempo posible. Se proponen cuatro métodos de estudio usando multihilos, cada método se implementa de forma única y se comparan los tiempos de cómputo de cada uno para conocer que método es el que mejor desempeño obtiene. De igual manera se compara el tiempo de cómputo usado por los casos de estudio propuestos con frameworks generales, para tener una métrica real de la librería implementada con librerías ya estandarizadas como OpenCL y OpenMP. Para realizar la labor descrita anteriormente, se propuso la implementación de diversas clases usando el lenguaje de programación C++, encapsulando las llamadas a sistema y otorgando una capa de alto nivel para un fácil uso posterior de la librería. Es importante recalcar que actualmente la mayoría de lenguajes de programación soportan multihilos, como pueden ser Java, C#, Python, entre otros.