Algorithmes de la morphologie mathématique pour - Pastel - HAL

Guide de thèsePour accentuer la bonne lisibilité de cette thèse et pour permettre au lecteur de se créer une visionglobale du contenu avant même d’entamer la lecture, nous voudrions brièvement exposer à cette placeles points clés de la thèse accompagnés de quelques remarques. Ces quelques lignes vont, comme nousle croyons, servir à une meilleure orientation dans l’ensemble de ce traité.Cette thèse étudie la problématique du calcul de la morphologie mathématique sur les architecturesdestinées à opérer sur les flux des données (streams) dont nous explorons deux groupes différents. Le premiergroupe englobe les architectures pour le calcul général avec les fonctionnalités SIMD, le deuxièmeles architectures des processeurs graphiques qui travaillent naturellement avec les flux de données et quiont une structure très particulière. Nous nous intéressons aux algorithmes rapides et utilisables en pratiquesur les deux groupes d’architectures et nous décrivons plusieurs algorithmes originaux que nousavons pu développer.Le document est divisé en deux parties principales derrière lesquelles nous ajoutons une conclusiongénérale suivie par les annexes. Nous commençons notre exposé par la partie nommée Introduction,bases théoriques et appareil mathématique où nous introduisons tout d’abord la problématique des architectures,avec un accent sur le pipeline graphique et les processeurs graphiques. Ensuite, nous présentonsle formalisme mathématique fonctionnel. Tout le reste de cette thèse s’appuie fortement sur ce formalisme.Il trouvera son utilité dans la description des algorithmes et nous verrons que son grand avantagese situe dans sa façon de modéliser qui permet de décrire d’une façon abstraite même les algorithmesétroitement liés aux fonctionnements d’une architecture particulière. Dans cette même partie, nous introduironségalement les outils algorithmiques de base, exprimés à l’aide de formalisme fonctionnel.Il s’agit surtout des primitives pour l’organisation de données et pour le parcours d’une image. Nousajouterons également les outils qui se focalisent directement à la morphologie mathématique et nous présenteronsla manière formelle de leur expression. Ces outils de base sont utilisés dans la partie suivante,incorporés dans la description des algorithmes fonctionnels complexes.La deuxième partie est consacrée à la description des algorithmes et les concepts algorithmiques.Elle est organisée par chapitres dédiés chacun à un thème particulier. Dans chaque chapitre, nous exploronsles possibilités d’utilisation des architectures SIMD et des GPU pour les algorithmes relatifs à lamorphologie mathématique.Nous y présenterons tout d’abord les algorithmes morphologiques génériques et SIMD non-triviauxdont le traitement ne dépend pas d’un sens du parcours particulier, suivis par les algorithmes itératifset qui travaillent en utilisant un parcours spécifique de l’image pour finir par la présentations des algorithmespour les éléments structurants de la forme d’un segment qui vont combiner toutes les techniquesprésentés.Nous abordons également des sujets que nous jugeons prometteurs pour l’avenir car ils se consacrentaux traitements morphologiques sur les processeurs graphiques. Le travail avec ces processeurs est particuliermais il a beaucoup en commun avec les traitements SIMD qui seront décrits préalablement.Dans les algorithmes pour les GPU nous utiliserons avec avantage le style de travail que nous décrivonspour les architectures SIMD et nous proposerons les algorithmes et les solutions pratiques adaptées autraitement sur les processeurs graphiques.15