Optimal vicinity 2D median filter for fixed-point or floating-point values

• Autor: Chang Fu, Javier
• Formato: tesis de maestría
• Fecha de Publicación: 2024
• Institución: Pontificia Universidad Católica del Perú
• Repositorio: PUCP-Tesis
• Lenguaje: inglés
• OAI Identifier: oai:tesis.pucp.edu.pe:20.500.12404/28069
• Enlace del recurso: http://hdl.handle.net/20.500.12404/28069
• Nivel de acceso: acceso abierto
• Materia: Procesamiento paralelo (Computadoras electrónicas); Procesamiento de imágenes digitales; Algoritmos; https://purl.org/pe-repo/ocde/ford#2.00.00

Los filtros medianos son una técnica digital no lineal normalmente usada para remover ruido blanco, ’sal y pimienta’ de imágenes digitales. Consiste en reemplazar el valor de cada pixel por la mediana de los valores circundantes. Las implementaciones en punto flotante usan ordenamientos con técnicas de comparación para encontrar la mediana. Un método trivial de ordenar n elementos tiene una complejidad de O(n2), y los ordenamientos más rápidos tienen complejidad de O(n log n) al calcular la mediana de n elementos. Sin embargo, éstos algoritmos suelen tener fuerte divergencia en su ejecución. Otras implementaciones usan algoritmos basados en histogramas, y obtienen sus mejores desempeños cuando operan con filtros de ventanas grandes. Estos algoritmos pueden alcanzar tiempo constante al evaluar filtros medianos, es decir, presenta una complejidad de O(1). El presente trabajo propone un algoritmo de filtro mediano rápido y altamente paralelizable. Se basa en ordenamientos sin divergencia con ejecución O(n log2 n) y mezclas O(n) con los cuales se puede calcular grupos de pixeles en paralelo. Este método se beneficia de la redundancia de valores en pixeles próximos y encuentra la vecindad de procesamiento óptima que minimiza el número de operaciones promedio por pixel. El presente trabajo (i) puede procesar indiferentemente imágenes en punto fijo o flotante, (ii) aprovecha al máximo el paralelismo de múltiples arquitecturas, (iii) ha sido implementado en CPU y GPU, (iv) se logra una aceleración respecto al estado del arte.