Методы эффективной декомпозиции вычислительных процедур линейной локальной фильтрации изображений (18.02.2008)
Автор: Мясников Владислав Валерьевич
и вид КИХ; , называемое далее опорным множеством, алгоритмов решения задач вычисления свертки (на практике алгоритмы опорного множества могут быть реализованы в виде программ); гарантирует, что конструируемый алгоритм удовлетворяет требованию эффективности над опорным множеством (см. ниже); допускает полностью автоматическое построение эффективного алгоритма без участия пользователя. Требование эффективности над опорными множеством по отношению к алгоритму ЛЛФ означает, что этот алгоритм в вычислительном плане: для любой задачи Z оказывается не хуже наилучшего алгоритма опорного множества (свойство эффективности), для некоторых задач Z оказывается лучше наилучшего алгоритма опорного множества (свойство строгой эффективности). В рамках введенных обозначений, определение процесса построения эффективного алгоритма ЛЛФ заключается в конструировании отображения в дальнейшем называется алгоритмом, индуцированным априорной информацией о задаче. - собственно алгоритм решения задач ЛЛФ, на практике реализованный в виде программы; - область определения (ОО) алгоритма A, то есть множество задач, для которых алгоритм A применим; - (полная) сложность решения задачи Z алгоритмом А, задаваемая в виде: - число сложений и умножений, требуемых в алгоритме A для решения задачи Z. Удельная сложность алгоритма определяется выражениями: Вводятся следующие отношения между алгоритмами: - тождественность, - подобие (для алгоритмов совпадают их аналитические описания), - эквивалентность, и т.д. Вводятся следующие операции с алгоритмами: (обратная операция к операции распространения). - сумма алгоритмов, определяемая следующим образом: Очевидно, алгоритм-сумма для решения конкретной задачи выбирает тот алгоритм из алгоритмов-слагаемых, который имеет меньшую сложность решения этой задачи. Заметим, что такое определение операции сложения не делает из множества алгоритмов группы. В диссертации доказываются свойства введенных операций. В дополнении к указанным операциям в работе вводится понятие расширения множества алгоритмов, способ построения расширения задается определениями 2-3. Построение расширения может быть выполнено различными способами. В настоящей работе оно осуществляется с использованием эквивалентного преобразования выражения (1) для свертки: преобразование использует предварительную линейную локальную обработку входного сигнала и КИХ фильтра и последующую линейную обработку выходного сигнала. С учетом такого преобразования, эквивалентная форма выражения (1) имеет вид: совпадают с искомыми отсчетами выражения (1) в силу эквивалентности используемого преобразования. известны заранее, вычисление выражения (4) может быть произведено в рамках следующей модели алгоритма ЛЛФ. Модель CR алгоритма ЛЛФ: Шаг 4 – Окончательная обработка и получение результата алгоритмов ЛЛФ. Иллюстрация к выполненному эквивалентному преобразованию и процессу вычисления, который реализует алгоритм модели CR, дана на рисунке 1. Рисунок 1 – Вычисление свертки в рамках алгоритма модели CR принимает значения “0” или “1”): Окончательное определение способа построения расширения опорного множества алгоритмов ЛЛФ задается следующими двумя определениями. на задаче Z называется множество алгоритмов модели CR следующего вида: Везде далее под расширением понимается именно расширение по модели CR. решения соответствующей задачи (1), может быть конкретизирована следующим образом. . Среди них: . Основными вопросами, возникающими при решении этой задачи, являются: способ нахождения параметров индуцированного алгоритма для конкретной задачи Z и заданного опорного множества алгоритмов; : прямой, быстрой свертки и рекурсивных алгоритмов. |