Сравнительный анализ различных реализаций фильтра Гаусса

Реферат Объект исследования – реализации фильтра Гаусса. Цель работы – исследовать существующие реализации алгоритмов фильтрации по Гауссу, выделить оптимальные, улучшить с помощью параллелизации. Метод исследования – аналитический метод, практическая реализация. Результатом работы является программа, которая позволяет посмотреть различные реализации фильтра Гаусса.

Фильтры Пример фильтра: Различные реализации фильтра Гаусса: явная реализаця, с помощью преобразования Фурье, рекурсивный метод

Явная реализация Определение ядра фильтра Явная формула преобразования

Преобразование Фурье Определение Свёртка Теорема о свёртке

Дискретное преобразование Фурье Прямое: Обратное:

Алгоритм применения ДПФ выполнить двумерное ДПФ входного изображения f(x,y) вычислить передаточную характеристику фильтра Гаусса в частотной области выполнить поточечное умножение Применить обратное преобразование На практике применим алгоритм быстрого преобразования Фурье

Рекурсивный фильтр Основан на аппроксимации гауссового ядра аппроксимируем преобразование фурье гауссова ядра Раскладываем на множители и вычисляем корни

Рекурсивный фильтр Делаем замену и для и Получаем и

Алгоритм применить к строкам изображения транспонировать применить к столбцам транспонировать

Параллелизация CPU Threads – использование стандартной многопоточности системы OpenMP – распределение задачи только на потоках CPU GPGPU – общая техника использования GPU FireStream – разработка компании ATI CUDA – Разработка NVIDIA, родоначальники технологии Direct3D 11 – стандарт Microsoft, активно не используется OpenCL – открытый стандарт

OpenCL Открытый стандарт Работает на большинстве современных GPU и CPU независимо от производителя Единый API для работы с аппаратной частью

Тестирование Процессор Intel Core 2 T Ghz Оперативная память 2.00 Gb RAM Операционаня система Microsoft Windows XP Service Pack 3 Видеокарта ATI Mobility Radeon X1600

Результаты

Результаты

Пример изображения

Пример работы программы

Заключение В работе реализованы основные алгоритмы вычисления гауссова фильтра Рекурсивный метод является наиболее пригодным для эффективного сглаживания растровых изображений Реализована параллелизация рекурсивного алгоритма. Быстродействие увеличено в раза