PolyMage: Automatic Optimization for Image Processing Pipelines

This paper presents the design and implementation of PolyMage, a domain-specific language and compiler for image processing pipelines. An image processing pipeline can be viewed as a graph of interconnected stages which process images successively. Each stage typically performs one of point-wise, stencil, reduction or data-dependent operations on image pixels. Individual stages in a pipeline typically exhibit abundant data parallelism that can be exploited with relative ease. However, the stages also require high memory bandwidth preventing effective utilization of parallelism available on modern architectures. For applications that demand high performance, the traditional options are to use optimized libraries like OpenCV or to optimize manually. While using libraries precludes optimization across library routines, manual optimization accounting for both parallelism and locality is very tedious. The focus of our system, PolyMage, is on automatically generating high-performance implementations of image processing pipelines expressed in a high-level declarative language. Our optimization approach primarily relies on the transformation and code generation capabilities of the polyhedral compiler framework. To the best of our knowledge, this is the first model-driven compiler for image processing pipelines that performs complex fusion, tiling, and storage optimization automatically. Experimental results on a modern multicore system show that the performance achieved by our automatic approach is up to 1.81x better than that achieved through manual tuning in Halide, a state-of-the-art language and compiler for image processing pipelines. For a camera raw image processing pipeline, our performance is comparable to that of a hand-tuned implementation.

A Method Based on Digital Image Analysis for Measuring the Strain Field of Deformed Sheet

对薄板成形应变场传统的测量方法进行了研究,指出了其不足和误差的来源,提出了数字图像分析法测量薄板成形中的应变场,对测量原理、新的测量方法对传统方法的改进,以及如何降低误差进行了介绍,指出数字图像分析法的前景,提出了改进意见。

Optical intrinsically fuzzy mathematical morphology for gray-scale image processing

Intrinsically fuzzy morphological erosion and dilation are extended to a total of eight operations that have been formulated in terms of a single morphological operation--biased dilation. Based on the spatial coding of a fuzzy variable, a bidirectional projection concept is proposed. Thus, fuzzy logic operations, arithmetic operations, gray-scale dilation, and erosion for the extended intrinsically fuzzy morphological operations can be included in a unified algorithm with only biased dilation and fuzzy logic operations. To execute this image algebra approach we present a cellular two-layer processing architecture that consists of a biased dilation processor and a fuzzy logic processor. (C) 1996 Optical Society of America

Morphological ordered gray-scale erosion for optical image processing

An ordered gray-scale erosion is suggested according to the definition of hit-miss transform. Instead of using three operations, two images, and two structuring elements, the developed operation requires only one operation and one structuring element, but with three gray-scale levels. Therefore, a union of the ordered gray-scale erosions with different structuring elements can constitute a simple image algebra to program any combined image processing function. An optical parallel ordered gray-scale erosion processor is developed based on the incoherent correlation in a single channel. Experimental results are also given for an edge detection and a pattern recognition. (C) 1998 Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers. [S0091-3286(98)00306-7].

Segmentação e classificação de imagens destinadas ao mapeamento digital do Parque Nacional da Serra dos Órgãos (PARNASO)

Na perspectiva ambiental, o Parque Nacional da Serra dos Órgãos (PARNASO) é o Parque Nacional mais pesquisado no Brasil e configura-se como uma importante Unidade de Conservação inserida no estado do Rio de Janeiro, devido à sua importância ambiental para o estado. Localizado em quatro municípios da região serrana: Teresópolis, Petrópolis, Magé e Guapimirim foi constatado que essa área tem passado por alguns problemas, relativamente recentes, de ocupação desordenada devido à expansão urbana em sua vizinhança caracterizada por pressão antrópica. Através do processamento de imagens digitais, mais especificamente as etapas de segmentação e classificação, foi possível ilustrar o processo de ocupação humana por meio de documentos cartográficos. Além de estes processos possibilitarem a geração de mapas de uso da Terra e cobertura vegetal, com o intuito de auxiliar e dar fomento à execução de atividades, o mapeamento digital configura-se numa importante ferramenta para a análise ambiental, contribuindo para o posterior zoneamento da área de estudo. Adotaram-se classes temáticas de uso e ocupação da Terra com o propósito de permitir a classificação das imagens digitais trabalhadas. São elas: afloramento rochoso, área urbana, agricultura e vegetação. Estudos foram feitos no sentido de indicar e explorar as funcionalidades das ferramentas SPRING e DEFINIENS e resultados foram comparados a partir do uso de imagens LANDSAT, CBERS, SPOT e IKONOS chegando-se a resultados de que no sistema SPRING, os melhores parâmetros a serem escolhidos foram similaridade 10 e área 400. Já para o sistema DEFINIENS, constatou-se que o processo de segmentação multinível permitiu o alcance de resultados mais rápidos, do ponto de vista computacional, do que o processo de segmentação único utilizado normalmente entre os sistemas de processamento de imagens digitais como o SPRING. Já sob a ótica do processo de classificação de imagens, a pesquisa constituiu em avaliar este mecanismo por meio de dois indicadores: o de exatidão/acurácia e o índice Kappa. Neste sentido, observaram-se tendências de melhores resultados no sistema SPRING.