Введение к работе
тдЄЛ І І. мртад|
Актуальность теми диссертации.
Цкйровая обработка изображений (ЦО'О применяется во многих областях науки и техники, s частности, б радиофизика, гидрографии, робототехнике я медицине.
Для задач цифровой ,. обработки язоСрщкенкй характерен большой о'іем обрабатываемых данных. При обработке этих данных требуется обеспечить обработку за приемлемый промежуток времени. Ограничение по временя не позволяет плроко кс-гюлть-зочать для реиеккя задач цифровой обработки ийобракэнкй только универсальные- ЭБУ. Поэтов в системах ЦШ широко используются опециалийи-шванкые процессоры, например, яаркдлелько-конвейеркой архитектуры, так как многие алгоритмы обработки игобрсичаний допускают конвейеризацию и распараллеливание зачислений. К числі* і'аких алгоритмов относятся, в частности, алгоритмы спектрального анализа :* ллнейкся фильтрации .
К последнее время б целом ряде задач цифровой обработки изображений испельзутс'я алгоритмы ранговой Фильтраций .
Из літератури известно, что ранговая фильтрация *».о«ят быть выполнена на основе алгоритма сортировки ;i гистогоаммних алгоритмов. Однако реаглгацнн алгоритмов сортировки на сортирующих еет?.х при минимальном времени фмльтрац'-'и приводит к чрезмерно болыиш аппаратурным затратам, а реал;- чи:: гисгогрщлмчх алгоритмов при '/коренных аппаратурных затратах ириводк-т к резкому увеличений Ер, меня обработки.
Таким образом, известные алгоритмы и структуры спеииалиаи-роваиных процессоров ранговой фильтрации часто не обеслетавают обработку изображения за приемлекай промежуток времени при экономически оправданных затратах аппаратуры. Поэтому необходим дальнейшие исследования б разработке алгоритмов и структур спг-ниэлизирэванньга процессоров рангоьой фильтрация, позволяжояе преодолеть указанное затруднение .
Цель у. основные задачи работы.
Целью настоящей диссертационной работы является разработка
параллельно-конЕейеркых алгоритмов ранговой фильтрации и структур специализированных процессоров, реализующих эти алгоритмы. В сотЕетсгвии с поставленной целью основными задачами работы являются:
развитие конвейерных мультипрограммных алгоритмов ранговой фильтрации;
развитие разрядно-ерезовых алгоритмов ранговой фильтрации с последовательным маскированием разрядных срезов;
разработка структур конвейерных, параллельно-конвейерных л систолических процессоров, реадизукхцкх мультипрограммные и разрядно-срезоьыэ алгоритмы;
исследование способов расширения функциональных возможностей предлагаема параллельно-конвейерных и систолических процессоров.
Методы исследований основаны на теории обработки сигналов, методологии проектирования вычислительных систем, принципах распараллеливания и конвейеризации вычислений, элементах матричной алгебры и распределенной арифметики.
Научная новизна работы. В ходе выполнения работы получены следующие новые научные результаты:
развиты мудьтигйстограммице алгоритм1- ранговой фильтра-ции, дспускающие конвейеризацию вычислений;
раэрабстаны три модификации разрядно-срезового алгоритма ранговой фильтрации с последовательны».! маскированием;
разработаны систолические мультигиетограшнке и разрядно -срезовые алгоритмы;
разработаны струкгруры конвейерных, параллельно-конвейерных и систолических процессоров, реализующих указанные выше алгоритма ранговой фильтрации;
разработаны структуры конвейерных и систолических процессоров ранговой фильтрации, обладающих расширенными функциональными возможностями, а именно, выполняющих операции ранговой, взвешенной ранговой фильтрации,
- б -
скользящей зквализашм гистограмм, цифровой двуьмрной свертки.
Практическая ценность г.слученких результатов заключается с следующем:
сформулированы рекомендации по проектированию конвейерных в систолических процессоров ранговой фильтрации разного типа, исходя из критерия максимальной производительности при фиксированном уровне аппаратур чих затрат;
предложены пхемо-техничесние решения сскозных блоков конвейерных и систолических процессоров ранговой фильтрации.
Основные результаты работы внедрены в ЗНЦ "ГОй. км. С. 7. Вавилова'' (г. Дзнйнгра1!.!.
Основные подолекия, выносимые ка гащиту: і. Конвейерный и систолический мультигистограммные алгоритмы ранговой фильтрации.
-
Модификации разрздно-ерээовего алгоритма ранговой фильтрации с последовательным маскированием.
-
Систолический ргзрядко-среоовьЯ алгоритм с последовательниц маскированном.
-
Структури конвейершгх, параллельно-конвейерных и систолических процессоров, реализующих указанные выше алгоритмы ранговой фильтрации.
-
Структуры процессоров ранговой Фильтрации с расширенными функциональными возможности-"..
Апробаыя работы.
Научные и практические результата диссертации долечены и обсуждены на II Республиканском семинаре "Проблемы создания систем обработки, анализа я раопознованил изображений" (Теп-кент, 1985 г.), на IX Всесоюзной конференции "Планирование и автоматизация экоперимзнта в научных исследованиях" (Москва, 1989 г.), на III Всесозной конференции "Автомзяизированкье системы обработки изображений "ACOKs-8'Э" (Ленинград. 1989 г.), на I Всесоюзной конференции "Однородные вычислительные среды и Систолические структуру" (Львов, 199Сг.), на II Всесоюзной
- б -конференции по оптической обработке информации (Фрунзе,1990 г.), школе-семинаре "Теория и практика построения функцкоиально-ори-екїирозанкьк вычислительна: и микропроцессоры!); енотам обработки информации" (Каменец-Подольский, 1000).
По теме диссертации опубликовано 11 рабо?, к том числе 3 изобретешь и !: статей.
Структура и объем работы.