Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Modified local ternary patterns technique for brain tumour segmentation and volume estimation from MRI multi-sequence scans with GPU CUDA machine

Sriramakrishnan Padmanaban, Kalaiselvi Thiruvenkadam, Rajeswaran Rangasami

Biocybernetics and Biomedical Engineering

|

2019

|

Vol. 39, no. 2

470--487

EN

The proposed work develops a rapid and automatic method for brain tumour detection and segmentation using multi-sequence magnetic resonance imaging (MRI) datasets available from BraTS. The proposed method consists of three phases: tumourous slice detection, tumour extraction and tumour substructures segmentation. In phase 1, feature blocks and SVM classifier are used to classify the MRI slices into normal or tumourous. Phase 2 contains fuzzy c means (FCM) algorithm to extract the tumour region from slices identified by phase 1. In addition, graphics processing unit (GPU) based FCM method has been implemented for reducing the processing time which is major overhead with FCM processing of MRI volumes. For phase 3, a novel probabilistic local ternary patterns (PLTP) technique is used to segment the tumour substructures based on the probability density value of histogram bins. Quantitative measures such as sensitivity, specificity, accuracy and dice values are used to analyses the performance of the proposed method and compare with state-of-art-methods. As post processing, the tumour volume estimation and 3D visualization were done for analyzing the nature and location of the tumour to the medical experts. Further, the availability of the GPU reduces the processing time up to 18 than serial CPU processing.

2

Graphics processing units in acceleration of bandwidth selection for kernel density estimation

Andrzejewski W., Gramacki A., Gramacki J.

International Journal of Applied Mathematics and Computer Science

|

2013

|

Vol. 23, no. 4

869--885

EN

The Probability Density Function (PDF) is a key concept in statistics. Constructing the most adequate PDF from the observed data is still an important and interesting scientific problem, especially for large datasets. PDFs are often estimated using nonparametric data-driven methods. One of the most popular nonparametric method is the Kernel Density Estimator (KDE). However, a very serious drawback of using KDEs is the large number of calculations required to compute them, especially to find the optimal bandwidth parameter. In this paper we investigate the possibility of utilizing Graphics Processing Units (GPUs) to accelerate the finding of the bandwidth. The contribution of this paper is threefold: (a) we propose algorithmic optimization to one of bandwidth finding algorithms, (b) we propose efficient GPU versions of three bandwidth finding algorithms and (c) we experimentally compare three of our GPU implementations with the ones which utilize only CPUs. Our experiments show orders of magnitude improvements over CPU implementations of classical algorithms.

3

Wspomaganie sprzętowe do wyznaczenia statystyk obrazów naturalnych wyższego rzędu

Tomaszewska A.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2011

|

R. 57, nr 8

899-901

PL

Statystyki obrazów naturalnych, definiowanych jako nieprzetworzone obrazy rejestrowane przez człowieka, charakteryzują się dużą regularnością. Ich cechy wykorzystywane są w wielu aplikacjach grafiki komputerowej takich jak usuwanie szumu, czy kompresja. W artykule przedstawiono algorytm do szybkiego obliczenia statystyk wyższego rzędu na podstawie współczynników falek z wykorzystaniem programowalnego procsora graficznego. W rezultatach przedstawiono wyniki przyspieszenia uzyskanego przy wykorzystaniu GPU w porównaniu z implementacją na CPU.

EN

A natural image is unprocessed reproduction of a natural scene observed by a human. The Human Visual System (HVS), during its evolution, has been adjusted to the information encoded in natural images. Computer images are interpreted best by a human when they fit natural image statistics that can model the information in natural images. The main requirement of such statistics is their striking regularity. It hepls separate the information from noise, reconstruct information which is not avaiable in an image, or only partially avaiable. Other applications of statistics is compression, texture synthesis or finding distortion model in image like blur kernel. The statistics are translation and scale invariant, therefore a distribution of statistics does not depend on the object position in the image and on its size. In this paper there are presented higher order natural image statistics calculations based on GPU. The characteristic of the statistics is that they are independent of the scale and rotation transformations. Therefore, they are suitable for many graphic applications. To analyze images there is used statistics computed in the wavelet domain and there is considered the image contrast. The computation speedup is presented in the results. The paper is organized as follows: the overview of natural images sta-tistics is introduced in Section 2. In Section 3 the GPU-based implementation is described. The obtained results are given in Section 4. Finally, there are presented the concluding remarks.

4

Efekt rozpraszania podpowierzchniowego z wykorzystaniem programowalnego procesora graficznego

Tomaszewska A., Stefanowski K.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2011

|

R. 57, nr 8

930-932

PL

W artykule zaprezentowano sposób obliczania w czasie rzeczywistym efektu podpowierzchniowego rozpraszania światła w obiektach częściowo przeźroczystych przy zwróceniu szczególnej uwagi na wydajność obliczeniową algorytmu. Algorytm zaprojektowanego pod kątem implementacji sprzętowej realizowanej na programowalnym procesorze graficznym. Dane przekazywane są do GPU w postaci zmiennych (uniform i attribute), gdzie wykorzystywane są do dalszych obliczeń. Porównanie wydajności prezentowanego podejścia z innymi algorytmami przedstawiono w podsumowaniu artykułu.

EN

In the paper there is presented the spherical harmonics (SH) based method for subsurface scattering and its GPU-based implementation. The described approach is modification of the Green's algorithm [1]. The 3D model thickness was encoded for each vertex in every possible direction. The algorithm is divided into two parts: the preprocessing executed on CPU and the visualization stage designed for GPU. The tests were carried out and described. They revealed the effectiveness of the obtained results. To verify the results, they were compared with those obtained from other algorithms. The results show efficiency benefits of the authors' algorithm in comparison with the comparable quality approaches. Moreover, the modification of the Green`s algorithm improves the quality of the subsurface scattering effect, as the unnatural effect of sharp curves visible on the final images is reduced. It is possible because in this approach the way the light goes through an object depends on the model thickness. The paper is organized as follows. In Section 2 the previous works are discussed. In Section 3 the application of subsurface scattering based on the spherical harmonics and its hardware implementation are presented. Section 5 shows the obtained results. At the end of the paper there are given some concluding remarks.

5

Wykorzystanie procesorów graficznych do szybkiego renderingu krajobrazu sferycznego

Tomaszewska A., Osobniak O.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2010

|

R. 56, nr 7

790-792

PL

W artykule zaprezentowano sposób generowania w czasie rzeczywistym planety o dużej powierzchni oraz wysokim poziomie szczegółowości. Algorytm opracowano na podstawie techniki wykorzystującej mapy obcięcia geometrii, umożliwiając generowanie na bieżąco dowolnego wycinka terenu na podstawie parametrów ustawienia kamery. Algorytm zaprojektowano pod kątem implementacji sprzętowej z wykorzystaniem programowalnego procesora graficznego oraz technologii CUDA.

EN

In the paper there is presented a fast method for large and detailed spherical terrain rendering. Rendering terrain with a high degree of realism is an ongoing need in real-time computer graphics applications. To render scenes of increased sizes and complexity, several terrain rendering algorithms have been proposed in the literature. One of the recent techniques called geometry clipmaps relies on the position of the viewpoint to create multi-resolution representation of the terrain, using nested meshes. In [1] there is proposed very efficient, GPU based approach of this technique for large terrain models. In the paper there are presented techniques which combine procedural approach and geometry clipmaps together. It enables rendering an arbitrary piece of terrain on fly based on the camera parameters. To improve the algorithm efficience most computations were performed on GPU with use of vertex and pixel shaders and CUDA technology. The paper is organized as follows: Section 2 discusses the previous works, Section 3 presents the application of procedural terrein generetion based on the clipmaps and its hardware implementation, whereas the results obtained are given in Section 4. Thge conclusions are presented at the end of the paper.

6

Effective real-time computer graphics processing based on depth-of-field effect

Tomaszewska A., Bazyluk B.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2010

|

R. 56, nr 7

675-677

EN

In this paper we present a GPU-based effect of an artificial depth of field, which varies with the distance from camera of the point that the user is looking at. Depth of field greatly enhances the scene's realism. The goal of our technique is the 3D approach with the user interaction that relies on the simulation of gaze point. Most of the computations are efficiently performed on the GPU with the use of vertex and pixel shaders.

PL

W artykule zaprezentowano sprzętową implementację efektu głębi widzenia. Opracowane podejście zoptymalizowano wykorzystując informację o punkcie skupienia wzroku użytkownika. W artykule główną uwagę skoncentrowano na efekcie zachowania ostrości wyłącznie dla tego fragmentu sceny, na którym w danym momencie skupiony jest wzrok obserwatora. Działanie algorytmu zaprojektowano pod kątem implementacji sprzętowej z wykorzystaniem programowalnych jednostek cieniowania wierzchołków oraz fragmentów. Do synchronizacji shaderów (programów uruchamanych na karcie) oraz transferu danych pomiędzy pamięcią główną a GPU wykorzystano procesor CPU, a wszystkie dane przechowano w postaci 32-bitowych tekstur. W implementacji, moduły algorytmu wykonujące operacje macierzowe korzystały z obiektu bufora ramki umożliwiającego generowanie wyniku do tekstury zamiast do standardowego bufora okna. W celu prezentacji efektu głębi widzenia stworzono aplikację umożliwiającą przetestowanie wydajności algorytmu wykorzystującego informację o punkcie skupienia wzroku uzyskując wzrost wydajności nawet do 40% w porównaniu z podejściem bez optymalizacji [2]. W rozdziale 2 artykułu zaprezentowano przegląd istniejących algorytmów symulujących efekt głębi widzenia. Prezentowane podejście oraz jego implementację sprzętową przedstawiono w rozdziale 3. Rezultaty działania metody zaprezentowano w rozdziale 4 a podsumowanie w rozdziale 5.

7

Metoda usuwania duchów na przykładzie akwizycji obrazów HDR z wykorzystaniem wspomagania sprzętowego GPU

Tomaszewska A., Markowski M.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2009

|

R. 55, nr 8

678-680

PL

W artykule zaprezentowano szybką i w pełni automatyczną technikę wykrywania i usuwania duchów, powstających w wyniku składania sekwencji zdjęć danej sceny. Prezentowane podejście umożliwia rejestrację sceny bez konieczności wykorzystania specjalistycznego sprzętu. Działanie algorytmu zaprojektowanego pod kątem implementacji sprzętowej z wykorzystaniem procesora GPU oraz zaprezentowano na przykładzie algorytmu akwizycji obrazów o szerokim zakresie dynamiki, weryfikując jego poprawność za pomocą algorytmu HDR VDP.

EN

In the paper we present the method for fast and full automatic approach for ghosts removal on programmable graphics hardware. The technique is based on probability maps that are calculated with comparison function from sequences of hand-held photographs. In practice, several basic problems occur when taking an image sequence. First, the camera is moving which causes images to misalign. This results in a blurry image. Secondly, objects are in movement causing ghost artifacts. In the paper we present a technique for acquisition of non-static scenes. The algorithm we implement as a part of system for acquisition of hand-held high dynamic range (HDR) images. Our application of this technique allows to create correct HDR image based on a simple sequence of the LDR (Low Dynamic Range) photographs with overlapped ghost regions. Additionally, the application aligns photographs and provides image de-noising. Most of computations are efficiently performed on GPU with the use of vertex and pixel shaders. We compare the performance of GPU-based implementation with standard approach and validated our results via HDR VDP (ang. High Dynamic Range Visual Difference Predicator) algorithm. The paper is organized as follows. In section 2 previous works are discussed. In section 3, the application of our HDR acquisition technique and its hardware implementation are presented. Section 4 shows achieved results. Finally we have concluded the paper.

8

Wykorzystanie programowalnego procesora graficznego do szybkiego rozwiązywania układów równań liniowych na przykładzie kompresji kontrastu obrazów HDR

Zdrojewska D., Mantiuk R., Tomaszewska A.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2006

|

R. 52, nr 7 bis

98--100

PL

W artykule zaprezentowano metodę szybkiego rozwiązywania złożonych układów równań liniowych w oparciu o programowalny procesor graficzny. W sprzęcie zaimplementowano metodę biconjugate gradient. Jej działanie przedstawiono na przykładzie algorytmu kompresji kontrastu obrazów o rozszerzonym zakresie luminancji (ang. HDR - High Dynamic Range). Całość obliczeń zrealizowano w oparciu o programowalne jednostki cieniowania wierzchołków i pikseli oraz rendering poza ekran. Przeprowadzone badania potwierdzają znaczny wzrost prędkości obliczeń (co najmniej o rząd wielkości) wykonywanych na GPU w porównaniu z obliczeniami przeprowadzonymi na CPU.

EN

In this paper we present a method for fast solving of complex linear equations systems on programmable graphics hardware. We implement the biconjugate gradient method as a part of a contrast processing algorithm for high dynamic range images. Most of calculations are efficiently performed on the GPU, based on vertex and fragment shaders and multipass rendering to floating point textures. Comparison of the performance of analogous GPU and CPU-based implementations results in a conclusion that using GPU accelerates calculations by at least an order of magnitude.