Programación de alto desempeño del filtro C-MACE en una unidad de procesamiento gráfico

Abstract

En el presente trabajo de memoria se realiza una implementación del filtro CMACE (Correntropy- Minimum Average Correlation Energy) en una Unidad de Procesamiento Gráfico o GPU (Graphics Pro- cessor Unit), con el objetivo de reducir los costos computacionales asociados con la ejecución de este filtro. Los grandes tiempos de espera que tiene el filtro CMACE en su implementación en serie hace que esta herramienta sea poco práctica en la gran mayoría de los problemas de clasificación y reconocimiento de imágenes. La reducción de los costos computacionales mediante la implementación en GPU del fil- tro CMACE pretende hacer de este filtro una herramienta mucho más útil en problemas de ingeniería orientados al procesamiento de imágenes. La supercomputación mediante GPU está haciendo posible usar herramientas computacionalmente costosas en tiempos mucho más reducidos sin sacrificar las cualidades de los algoritmos. La implementación se realiza en una tarjeta Nvidia Tesla C2050, utilizando el lenguajes de progra- mación C y la extensión CUDA hecha por Nvidia para la programación de GPU. La implementación final del filtro es híbrida, en donde se mezclan implementaciones en GPU y CPU para aprovechar las características de cada uno de estos dispositivos en distintos tipos de procesamiento de datos. Además de la implementación, de realizan comparaciones de desempeño frente a las implementaciones tradicionales en CPU y pruebas de validación para ver el poder de clasificación que tiene el filtro CMACE. Además se realizan pruebas con preprocesamiento de las imágenes mediante una reducción dimensional.,con el fin de reducir la carga de los procesos que tienen los dispositivos. Los resultados obtenidos en la implementación del filtro CMACE en GPU muestran que esta imple- mentación es 16 veces más rápida que la implementación tradicional en CPU . En conclusión, la GPU da una solución a los tiempos de espera que se tienen en el uso del filtro CMACE, haciendo de este filtro una herramienta mucho más útil y práctica.