Desarrollo sobre GPU de técnicas para la detección de objetivos en imágenes hiperespectrales mediante la utilización de redes neuronales

Abstract

En este trabajo se presentan dos algoritmos de detección de objetivos en imágenes hiperespectrales específicamente desarrollados para su implementación sobre GPU, ambos basados en la aplicación de ANNs (Artificial Neural Networks). El primer algoritmo, denominado algoritmo de detección de objetivos a nivel de píxel, basa su búsqueda en la exploración píxel a píxel de la imagen hiperespectral, detectando si en cada uno de ellos se encuentra el objetivo buscado, o una parte del mismo. El segundo algoritmo, denominado algoritmo de detección de objetivos multi-resolución, basa su búsqueda en la exploración jerárquica de áreas de tamaño decreciente de imagen (volúmenes hiperespectrales), detectando y acotando el objetivo independientemente de la escala a la que este se encuentre. En la implementación sobre GPU de las ANNs utilizadas en ambos algoritmos se analizan dos aproximaciones diferentes de paralelización: paralelismo a nivel neuronal, y paralelismo a nivel de enlace sináptico. Además, se tienen en cuenta un gran número de estrategias de optimización específicas para GPU, con el fín de explotar adecuadamente la enorme capacidad de cómputo de las tarjetas, y de ocultar la latencia en los accesos a memoria. En la fase de resultados los algoritmos son testeados mediante la búsqueda de objetivos sobre dos tipos diferentes de imágenes hiperespectrales, una aplicada al reconocimiento de materiales, y otra aplicada a funciones de búsqueda y rescate. Los tiempos de ejecución obtenidos muestran la efectividad de los algoritmos de detección desarrollados, así como la conveniencia de su implementación sobre GPU.