Paralelização de algoritmos de trimap utilizando a arquitetura Cuda

Abstract

Techniques of image combination, with extraction of objects to set a final scene, are very used in applications from photos montages to cinematographic productions. These techniques are called digital matting. With them is possible to decrease the cost of productions, because it is not necessary for the actor to be filmed in the location where the final scene occurs. This feature also favors its use in programs made to digital television, which demands a high quality image. Many digital matting algorithms use markings done on the images, to demarcate what is the foreground, the background and the uncertainty areas. This marking is called trimap, which is a triple map containing these three informations. The trimap is done, typically, from manual markings. In this project, methods were created that can be used in digital matting algorithms, with restriction of time and without human interaction, that is, the creation of an algorithm that generates the trimap automatically. This last one can be generated from the difference between a color of an arbitrary background and the foreground, or by using a depth map. It was also created a matting method, based on the Geodesic Matting (BAI; SAPIRO, 2009), which has an inferior processing time then the original one. Aiming to improve the performance of the applications that generates the trimap and of the algorithms that generates the alphamap (map that associates a value to the transparency of each pixel of the image), allowing its use in applications with time restrictions, it was used the CUDA architecture. Taking advantage, this way, of the computational power and the features of the GPGPU, which is massively parallel

Técnicas de combinações de imagens, com extração de objetos para montar uma cena final, são muito utilizadas em aplicações que vão desde montagens em fotos até produções cinematográficas. Estas técnicas são chamadas de matting digital. Com elas é possível diminuir o custo das produções, pois não é necessário que o ator seja filmado no local onde a cena final deveria acontecer. Esta característica também favorece sua utilização em programas realizados para a televisão digital, que demanda uma alta qualidade da imagem. Muitos algoritmos de matting digital utilizam marcações feitas nas imagens, para demarcar o que é o plano da frente, plano de fundo e as áreas de incerteza. Esta marcação é chamada de trimap, que é um mapa triplo contendo estas três informações. O trimap é feito, geralmente, a partir de marcações manuais. Neste projeto foram criados métodos que possam ser utilizados em algoritmos de matting digital, com restrição de tempo e sem a interação humana, ou seja, a criação de um algoritmo que gera automaticamente o trimap. Este que pode ser gerado a partir da diferença entre a cor do plano de um fundo arbitrário e o plano da frente, ou pela utilização de um mapa de profundidade. Foi criado ainda um método de matting, baseado no Geodesic Matting (BAI; SAPIRO, 2009), que possui um tempo de processamento inferior ao original. Com o intuito de melhorar o desempenho das aplicações de geração do trimap e dos algoritmos geradores do alphamap (mapa que associa um valor de transparência a cada pixel da imagem), possibilitando o seu uso em aplicações com restrição de tempo, foi utilizada a arquitetura CUDA. Aproveitando, assim, o poder computacional e as características da GPGPU, que é massivamente paralela