Conceção e implementação de um ambiente de baixo custo para processamento de imagens tomográficas

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Informática

O projeto Tomo-GPU apoiado pela FCT / MCTES está centrado no desenvolvimento de um ambiente gráfico interativo, que ajuda os investigadores da área de Ciências dos Materiais a analisar imagens tomográficas de materiais compostos. Assim, o Tomo-GPU auxilia a identificação e caracterização dos objetos das imagens tomográficas, permitindo ao utilizador determinar critérios de pesquisa como dimensões, orientação, forma, etc. O hardware a que o software em desenvolvimento se destina é composto por um PC de secretária equipado com um ou mais GPUs. O GPU é usado para efetuar a maior parte das operações de processamento de imagem a três dimensões, o que evita o acesso a clusters remotos com tempos de resposta incompatíveis com uma utilização interativa. Recentemente, foi introduzido no mercado uma nova arquitetura de processadores que contêm no mesmo chip um CPU com múltiplos núcleos (cores) e um GPU – na terminologia do fabricante AMD/ATI estes componentes são chamados APUs (Accelerated Processing Unit)s. Esta nova arquitetura alcançou um grande sucesso em portáteis e dispositivos móveis porque permite reduzir o número de componentes e o custo. Assim, o objetivo da presente dissertação é o desenvolvimento e otimização de algoritmos de processamento de imagens tomográficas para APUs, e a comparação dos tempos de execução obtidos com os conseguidos por GPUs mais dispendiosos. Para o efeito, será utilizado o ambiente OpenCL uma solução heterogénea que funciona tanto em CPU como em GPU. Em caso de sucesso desta experiência, os investigadores de Ciência de Materiais terão a possibilidade de utilizar o Tomo-GPU numa plataforma hardware de custo muito baixo. As experiência até agora realizadas sugerem que os tempos de execução em APUs de algoritmos simples não são competetivas com os conseguidos com GPUs de topo de gama da nVidia.