Conversão Semi-automática de Algoritmos Sequenciais de Processamento Digital de Imagens para Algoritmos Paralelos na Arquitetura CUDA

Abstract

Sistemas de processamento digital de imagens podem ter tempo de execução não compatíveis com o esperado pelo usuário. Uma possível solução é o uso de processamento paralelo para diminuir o tempo de execução de algoritmos de processamento de imagens. A tecnologia CUDA oferece uma interface de desenvolvimento para tirar proveito do processamento paralelo em GPUs, entretanto, possui uma alta curva de aprendizagem e exige conhecimento de recursos específicos, como sua arquitetura e tipos de memória. Este trabalho propõe uma ferramenta semi-automática para converter algoritmos de processamento de imagens sequenciais em uma versão paralela para GPU na qual o programador não precisa conhecer os detalhes da arquitetura, nem os seus comandos de programação específicos. Para tanto, o programador deve adotar a definição da API deste trabalho, seguindo os protótipos de funções e incluir, em seu código fonte, diretivas que identifiquem uma das quatro categorias de processamento: operações pixel a pixel, operações de vizinhança de pixel, operações que reduzem a imagem para um valor escalar e operações que reduzem a imagem para um vetor. O resultado final é o código fonte paralelizado na tecnologia CUDA. Foram realizados experimentos para cada uma das categorias e os resultados mostraram que a versão paralela diminui o tempo de execução para três categorias, exceto a de operações que reduzem a imagem para um vetor devido aos acessos simultâneos ao mesmo endereço de memória da posição do vetor.