Реєстраційний номер
0426U000187, Кандидатська дисертація
На здобуття
Кандидат технічних наук
Дата захисту
17-09-2026
Статус
Захищена
Назва роботи
Інформаційна технологія обробки графічних даних для SIMD-архітектур процесорів
Здобувач
Шевченко Андрій Костянтинович,
Керівник Приставка Пилип Олександрович
Опонент Мирутенко Лариса Вікторівна
Опонент Кучанський Олександр Юрійович
Установа, організація, у вченій раді якої відбудеться/відбувся захист
Національний університет «Київський авіаційний інститут»
Опис
Поширення платформ архітектури ARM64 у вбудованих системах, мобільних пристроях та БПЛА зумовлює потребу у високій швидкодії обробки цифрових зображень в умовах обмежених обчислювальних ресурсів і вимог реального часу. Операція згортки є основою більшості алгоритмів обробки зображень і водночас найбільш ресурсомісткою їх складовою, тому підвищення її швидкодії є актуальним науково-технічним завданням. Метою роботи є розроблення інформаційної технології обробки цифрових зображень та відео з використанням швидкодіючої операції згортки для центральних процесорів архітектури ARM64, яка дозволяє в режимі реального часу проводити фільтрацію та масштабування потокового відео на одноплатних комп'ютерах. Об'єктом дослідження є процеси обробки цифрових RGB-зображень операцією згортки на платформах ARM64; предметом — методи, алгоритми та інформаційна технологія векторизованої операції згортки з використанням SIMD-інструкцій ARM64 NEON. Наукова новизна одержаних результатів полягає у такому: уперше розроблено та теоретично обґрунтовано метод швидкодіючої операції згортки для обробки 8-бітних RGB-зображень з використанням 16-бітних цілочисельних операцій, що забезпечує підвищення швидкодії на процесорах ARM64 порівняно з функцією cv::filter2D бібліотеки OpenCV; уперше запропоновано формалізовану нотацію для опису векторизованих обчислень SIMD NEON64, яка дозволяє представляти векторизовану частину коду у вигляді структурованих математичних виразів; удосконалено технологію обробки цифрових зображень шляхом запропонованої інформаційної технології з використанням швидкодіючої операції згортки для архітектури ARM64; набули подальшого розвитку лінійні оператори на основі лінійних комбінацій B-сплайнів — отримано оператори 16-бітних цілочисельних операцій, які гарантують відсутність переповнення при обчисленні векторизованого скалярного добутку. Експериментальні дослідження на одноплатних комп'ютерах Raspberry Pi 4 та Orange Pi 5 Pro для 112 комбінацій параметрів (14 розмірів ядер згортки × 8 роздільностей зображень) показали прискорення до 11,1 раза на Orange Pi 5 Pro та до 10,2 раза на Raspberry Pi 4 порівняно з cv::filter2D, за максимальної абсолютної похибки не більше 1 одиниці на колірний канал 8-бітного RGB-зображення. Досягнуто стабільної швидкодії 26–29 кадрів/секунду при обробці відеопотоку в режимі реального часу. Практичне значення полягає у створенні програмного інструментарію (бібліотека libconv_lib.so на C/C++ з Python-інтерфейсом) для систем бортової обробки даних БПЛА, відеоспостереження та edge-computing. Результати впроваджено у науково-дослідних роботах подвійного призначення, у навчальному процесі, а також у виробничій діяльності ТОВ «ЕЛІСАТ» і ТОВ «ІНСПІРІТО ТІМ». Ключові слова: SIMD, ARM64, NEON64, операція згортки, 16-бітні обчислення, обробка цифрових зображень, векторизація, швидкодія, інформаційна технологія, реальний час, одноплатні комп'ютери, БПЛА.
Дата реєстрації
2026-08-20
Додано/оновлено в НРАТ
2026-08-20 / 2026-10-09
