9032

محاسبات تقريبي در پردازش تصوير با استفاده از حذف انتخابي تكرار حلقه‌ها

كارشناسي

مهندسي برق - الكترونيك

1402

دكتر هادي شهريار شاه حسيني

1403/01/28

برق

Approximate Computing in Image Processing using selective Loop Perforation

با گسترش روزافزون استفاده از منابع انرژي مختلف توسط بشر، اهميت استفاده بهينه و كارآمد از اين منابع نيز رو به افزايش است. در اين راستا، محاسبات تقريبي به عنوان يك راهكار موثر براي بهبود بهره‌وري در مصرف انرژي و كاهش زمان اجراي برنامه‌ها پرداخته مي‌شود. اين رويكرد، تلاش براي يافتن تعادل مناسب بين بهره‌وري و دقت در محاسبات را با همراهي مقدار خطاي قابل قبول تعيين شده تداوم مي‌بخشد. از اين رو، محققان در حوزه محاسبات تقريبي در حال توسعه روش‌ها و الگوريتم‌هاي جديدي هستند كه از يك سو به مصرف انرژي كمتر و از سوي ديگر به دستيابي به زمان اجراي بهينه‌تر برنامه‌ها كمك مي‌كنند. تكنيك‌ها و استراتژي‌هاي محاسبات تقريبي به سه‌دسته نرم‌افزاري، معماري، و سخت‌افزاري تقسيم مي‌شوند كه بعضي از آن‌ها به دو گروه از اين سه گروه تعلق دارند. يكي از تكنيك‌هاي حوزه نرم‌افزاري محاسبات تقريبي حذف حلقه (loop perforation) است. به طور خلاصه، اساس كاري اين تكنيك بدين صورت است كه در يك حلقه از برنامه كه يك كد يا دستورالعمل بار‌ها و بار‌ها براي تكرار(iteration)هاي مختلف انجام مي‌شود، كد برنامه طوري تغيير داده مي‌شود كه فقط بخشي از اين تكرارها بكار گرفته شوند.حذف انتخابي از روش‌هاي كاربردي تكنيك حذف‌ حلقه است كه دران علاوه‌بر حذف تكرارهايي از حلقه‌ها،دستورالعمل‌هايي كه تاثيرزيادي درجواب نهايي ندارند از تكرارهاي حذف نشده، حذف خواهندشد. همانطور كه بيان شد اجراي تكنيك‌هاي مختلف از حوزه محاسبات تقريبي برروي برنامه‌هاي مختلف باعث كاهش ميزان مصرف انرژي و كاهش زمان اجراي اين برنامه‌ها خواهدشد.تكنيك حذف حلقه هم از همين قاعده پيروي ميكند. با اعمال تكنيك حذف حلقه‌ها بر روي ضرب دو ماتريس مختلف و با شرط رسيدن به خطاي كمتر از 5 درصد، زمان اجراي برنامه 33 درصد كاهش يافت. پس از استفاده از تكنيك حذف حلقه‌ها در برخي از توابع پردازش تصوير و در مقابل مقادير قابل قبولي از نسبت سيگنال به نويز( بيشتر از30دسيبل)، زمان اجراي برنامه دو برابر افزايش يافت.

محاسبات تقريبي , حذف‌حلقه , ضرب ماتريس‌ها , پردازش تصوير