Comparação de deslocamentos de imagens RF.

Apresentação sobre trabalho desenvolvido com o objetivo de comparar imagens RF. Código fonte: https://github.com/ajholanda/nixus

Transcript

1. nixus - Compara¸ c˜ ao de deslocamentos de imagens RF Adriano J. Holanda0, Antˆ onio Adilton Carneiro1 0Departamento de Computa¸ c˜ ao e Matem´ atica 1Departamento de F´ ısica FFCLRP–USP 7 de dezembro de 2012
2. Trilha Introdu¸ c˜ ao Objetivo Metodologia Discuss˜ oes Cronograma
3. Introdu¸ c˜ ao
4. Dados de RF Sonix RP coleta dados de R´ adio Frequˆ encia (RF) digital antes de qualquer processamento, tais como. filtro, detec¸ c˜ ao de envelope e compress˜ ao.
5. RF: dados 76-byte file header 4-byte frame header 4-byte frame header 4-byte frame header 0 0 0 1 1 1 2 2 2 3 3 3 4 4 4 5 5 5 6 6 6 7 7 7 8 8 8 . . . . . . . . . h − 1 h − 1 h − 1
6. Objetivo Desenvolvimento de um conjunto de programas para o estudo de elastografia em imagens RF (r´ adio-frequˆ encia) obtidas a partir de equipamento de ultrassom espec´ ıfico para pesquisa.
7. Passos 1. Leitor de RF; 2. Medida de similaridade; 3. Medida de deslocamento das regi˜ oes deformadas; 4. Contru¸ c˜ ao do gr´ afico de deslocamentos.
8. Medidas de similaridade B-Spline; Correla¸ c˜ ao cruzada normalizada; Grafos; Soma das diferen¸ cas absolutas (SAD-sum of absolute differences); Soma do quadrado das diferen¸ cas (SSD-sum of squared differences).
9. Medidas de similaridade B-Spline; Correla¸ c˜ ao cruzada normalizada; Grafos; Soma das diferen¸ cas absolutas (SAD-sum of absolute differences); Soma do quadrado das diferen¸ cas (SSD-sum of squared differences).
10. Por quˆ e Correla¸ c˜ ao Cruzada? Opera¸ c˜ ao aritm´ eticas simples; Identifica¸ c˜ ao da aleatoriedade de um sequˆ encia (k + 1)-distribu´ ıda usando correla¸ c˜ ao serial [1]: lim n→∞ 1 n xi xi+k − (1 n xi )(1 n xi+k ) (1 n x2 i − (1 n xi )2)(1 n x2 i+k − (1 n xi+k )2) = 0 (1) 0 ≥ i < n ∧ x ∈ (0..1]
11. Correla¸ c˜ ao cruzada F´ ormula original Ineficiente, O(n2): 2 passadas pelo conjunto de dados. 1. C´ alculo da m´ edia 2. C´ alculo da Correla¸ c˜ ao x = xi n (2) rxy = (xi − x)(yi − y) (xi − x)2 (yi − y)2, (3) 1 ≤ i ≤ n
12. Correla¸ c˜ ao cruzada F´ ormula modificada O(n), somente uma passada pelo conjunto de dados. rxy = n xi yi − xi yi n x2 i − ( xi )2 n y2 i − ( yi )2 (4) 1 ≤ i ≤ n
13. Otimiza¸ c˜ ao do c´ alculo de correla¸ c˜ ao cruzada Dependendo do n´ umero de elementos na s´ erie O(n), ainda ´ e insatisfat´ orio; Otimiza¸ c˜ ao usando recursos de hardware, principalmente o processador; Por´ em outros componentes podem ser otimizados, por exemplo, entrada/sa´ ıda, n´ umeros de threads de execu¸ c˜ ao.
14. Otimiza¸ c˜ ao: processador x86-64 (Intel/AMD) Introdu¸ c˜ ao de extens˜ oes para opera¸ c˜ oes multim´ ıdia, atrav´ es do SSE (Streaming SIMD1 Extensions); Aumento da capacidade dos registradores (XMM) para 128 bits, com a implementa¸ c˜ ao de opera¸ c˜ oes compostas. 16-bit 16-bit 16-bit 16-bit 16-bit 16-bit 16-bit 16-bit 16-bit 16-bit 16-bit 16-bit REG XMMx 1single instruction, multiple data
15. SSE: Opera¸ c˜ oes compostas Instru¸ c˜ ao padr˜ ao add 111 , 222 add 444 , 555 Instru¸ c˜ ao SSE: adi¸ c˜ ao paddq 111 222 444 555 , 111 222 444 555
16. SSE: Opera¸ c˜ oes compostas Instru¸ c˜ ao padr˜ ao ⇒ 2 ciclos 333 999 Instru¸ c˜ ao SSE: adi¸ c˜ ao⇒ 1 ciclo 333 222 999 555
17. Benchmark xcorr 9 × 107pontos ⇒ δSSE /δC = 0.5558 δ - n´ umero de ciclos
18. Outros pontos de otimiza¸ c˜ ao Entrada/sa´ ıda n˜ ao bloqueante; M´ ultiplas threads de execu¸ c˜ ao para redu¸ c˜ ao do custo de cria¸ c˜ ao do processo; Evitar uso de cache armazenando os dados no registrador; Intel I7 possui extens˜ ao AVX2 com intru¸ c˜ oes de 256 bits. 2Advanced Vector Extensions
19. Referˆ encias [Knuth2, 1997] The Art of Computer Programming: Seminumerical Algorithms Donald E. Knuth 3rd edition, vol. 2, 1997 Addison-Wesley Professional [SonixRP, 2006] SonixRP Service Manual. Ultrasonix Medical Corporation.