Обробка зображень методом прямого паралельно-ієрархічного перетворення на базі кластерних систем з розподіленою обробкою інформації

Abstract

В проведених дослідженнях здійснено аналіз методологічних і прикладних особливостей реалізації прямого паралельно-ієрархічного перетворення, пірамідального оброблення інформаційних середовищ на базі кластерних систем з розподіленою обробкою інформації. Наведено результати розробки розподіленої системи управління обчислювальним кластером із використанням обраної технології міжкомпонентної мережевої взаємодії, в якому може виконуватись пряме паралельно-ієрархічне перетворення зображень, що дозволяє покращення часу обробки та можливості забезпечення швидкої обробки при збільшенні обсягів розмірності зображень. Наведено опис запропонованого багатоетапного процесу аналізу зображення, що полягає в послідовному перетворенні збіжних і виявленні незбіжних у часі складових зображення при переході елементів нейроподібної паралельно-ієрархічної мережі з поточних енергетичних станів із одними просторовими координатами в стани з меншою енергією з іншими просторовими координатами. Також описано загальний алгоритм обробки зображень за допомогою паралельно-ієрархічного перетворення, що дозволяє обробляти зображення по частинах, вікнами певної розмірності. При цьому різні вікна обробляються незалежно, що дозволяє виконувати вказане перетворення паралельно. Наведено результати тестування запропонованого кластерного обчислювального комплексу та розподіленої системи управління обчислювальним кластером на прикладі задачі обробки зображень профілю лазерного променя методом паралельно-ієрархічного перетворення.

В проведенных исследованиях осуществлен анализ методологических и прикладных особенностей реализации прямого параллельно-иерархического преобразования, пирамидальной обработки информационных сред на базе кластерных систем с распределенной обработкой информации. Приведены результаты разработки распределенной системы управления вычислительным кластером с использованием избранной технологии межкомпонентного сетевого взаимодействия, в котором может выполняться прямое параллельно-иерархическое преобразование изображений, которое позволяет улучшение времени обработки и возможности обеспечения быстрой обработки при увеличении объемов размерности изображений. Приведено описание предложенного многоэтапного процесса анализа изображения, которое состоит в последовательном преобразовании сходящихся и выявлении несовпадающих во времени составных изображения при переходе элементов нейроподобной параллельно-иерархической сети из текущих энергетических состояний с одними пространственными координатами в состояния с меньшей энергией с другими пространственными координатами. Также описан общий алгоритм обработки изображений с помощью параллельно-иерархического преобразования, которое позволяет обрабатывать изображение по частям, окнами определенной размерности. При этом разные окна обрабатываются независимо, что позволяет выполнять указанное преобразование параллельно. Приведены результаты тестирования предложенного кластерного вычислительного комплекса и распределенной системы управления вычислительным кластером на примере задачи обработки изображений профиля лазерного луча методом параллельно-иерархического преобразования.

The analysis of methodological and applied features of realization of direct parallel-hierarchical transformation and pyramidal processing of the information environments on the base of cluster system with distributed information processing is realized on the base of given research. The distributed control system of computing cluster on the base of selected technology of intercomponent network communications is carried out. The direct parallel-hierarchical transformation of images, which makes it possible to enhance processing time and possibility of rapid processing support in the case of increasing of images dimension, is provided on the base of computing cluster. The developed multistage process description of image analysis is carried out. The referred above process consists of series transformation of convergent and identification of divergent in time image components in the transform of elements of neural-like parallel-hierarchical network from current energy stages with specified spatial coordinate in stage of minority energy with another spatial coordinate. The general algorithm of image processing on the base of parallel-hierarchical transformation, which makes it possible to perform partial image processing, particularly by windows of certain definitive dimension, is carried out. The windows are processing independently in transformation process, which makes it possible to parallel perform the referred above transformation. The examination results of developed cluster computing complex and distributed control system of computing cluster in the tasks of laser beam images processing by method of parallel-hierarchical transformation are suggested.