Modelado De Un Sistema Distribuido Para Procesamiento De Imágenes Por Filtro De Relieve

BENEMÉRITA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE PUEBLA
Maestría en Ciencias de la Computación

Modelado de un sistema distribuido para procesamiento de imágenes por filtro de relieve

Miguel Felipe Pérez Escalera

Fecha:
16 de mayo de 2011

Introducción

Se desea construir un sistema distribuido para procesamiento de imágenes aplicando un filtro específico –relieve-. Para esto es necesario hacerun análisis de la forma en que se procesan las imágenes para determinar la arquitectura que debe tener el sistema y los esquemas de repartición de carga de trabajo, operación y comunicación.
Proceso para aplicación de filtro relieve

El filtro de relieve toma una imagen y genera otra que se ve como un grabado tridimensional de la imagen original.
Los parámetros para esta transformación sedefinen en una matriz.
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Ejemplo de filtrado relieve |

Éste se aplica a nivel de pixeles, toma en cuenta la coloración del mismo y de sus vecinos y aplica la siguiente función para obtener la coloración del pixel resultante.
Dada la naturaleza del algoritmo de filtrado relieve, podemos trabajar con fragmentos de la imagen aplicando el filtro de manera paralela sin problemas de dependenciasentre ellas.

Arquitectura del sistema

Número de nodos en el sistema
El sistema tendrá un conjunto de nodos que resolverán La cantidad de nodos conectados al sistema puede ser variable o fija. Para determinar cuál es la forma más conveniente, realizamos una comparativa de las ventajas y desventajas de cada modalidad.
| Cantidad fija | Cantidad variable |
Ventajas | * Distribución decarga más equitativa * Se puede estimar el tiempo que tardará en procesarse la imagen * La cantidad de mensajes entre el maestro y los esclavos pequeña y predefinida | * Se agregan más nodos para acelerar el proceso en tiempo de ejecución |
Desventajas | * No puede crecer el sistema * Tiempo invertido en re-calcular la carga si el sistema pudiera crecer | * El balance de carga noes el mejor * Se desconoce la cantidad óptima de fragmentos en que se debe dividir la imagen * No se puede determinar con exactitud el tiempo que tomará procesar la imagen * La cantidad de mensajes entre maestro y esclavos puede ser alta |
Tabla comparativa entre tamaño fijo y variable de nodos en el sistema |

Observamos que un tamaño fijo nos brinda más ventajas y menoscomplicaciones, por lo que escogemos manejar un tamaño predeterminado (cantidad fija) de nodos en el sistema. La cantidad de nodos puede variar sólo si el sistema no está en ejecución.
Topología del sistema
Aunque es muy posible que los nodos estén conectados físicamente a un bus común, la topología lógica que se manejará será en pirámide. De esta forma, el nodo maestro es la raíz de la pirámide y estetiene, a lo más, cuatro nodos subordinados que le responden directamente. Cada uno de ellos puede tener subordinados a su vez. Esta topología nos permite que la repartición de la imagen sea recursiva y menos costosa.Es importante considerar que para agregar un nivel más a la pirámide, el nivel inmediato superior debe estar completo. | Topología en pirámide |
Balance de carga y procesamiento
Etapa 1(Preparación) – Consulta de poder de cómputo
Previo a la repartición y procesamiento de la imagen, es necesario hacer una consulta del poder de cómputo de cada nodo para determinar la forma en que se repartirá la carga de trabajo.
Cada nodo en el sistema puede tener características de hardware que definen el poder de cómputo con el que procesará información. Estas características son:
*Número de núcleos en el CPU
* Velocidad de cada núcleo
* Cantidad de memoria RAM
Entre mayor sea el valor de cada uno de los indicadores, mejor será el poder de cómputo.
Para poder hacer una repartición adecuada de la carga, el nodo maestro debe conocer el poder de cómputo de cada uno de los nodos que tiene a su disposición y el propio. A la sumatoria de los valores de sus subordinados...