Show simple item record

dc.contributor.advisorElster, Anne
dc.contributor.authorKrogstie, Øystein
dc.date.accessioned2022-01-09T18:19:49Z
dc.date.available2022-01-09T18:19:49Z
dc.date.issued2021
dc.identifierno.ntnu:inspera:91612887:24050728
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/11250/2836586
dc.description.abstractMikroskopi lar oss se detaljer som vanligvis er for små til å se med det blotte øye, men størrelsen på området som avbildes begrenses av forstørrelsesgraden. Innenfor fagfelt som medisinsk bildeforskning og materialvitenskap ønsker man bilder som både er høyoppløste, men som også dekker en stor del av prøven. Å øke både størrelsen og oppløsningen i et konvensjonelt mikroskop krever enten dyrere optiske komponenter, eller store og kompliserte oppsett. I løpet av de siste tiårene har det å bruke datamaskiner til å forbedre bildesystemer, såkalt "computational imaging", blitt stadig mer populært. En ny teknikk innen dette feltet er fourierptychografisk mikroskopi (FPM). I FPM blir en prøve belyst med lys fra ulike vinkler og avbildet i et konvensjonelt lysmikroskop. Resultatbildene blir deretter slått sammen til ett enkelt høyoppløst bilde ved å løse et fasegjenfinningsproblem. Å løse dette fasegjenfinningsproblemet krever imidlertid mye regnekraft, noe som forhindrer FPM-mikroskopet fra å kunne operere i sanntid.\\ I denne avhandlingen presenterer vi en modifisert iterativ løser for fasegjenfinning som brukt i FPM som tillater samtidig utførelse av deliterasjoner. Den modifiserte løseren avdekker og utnytter oppgaveparalellitet mellom de ulike deliterasjonene ved hjelp av en prioritetskø som bruker en avhengighetsgraf og en kostnadsfunksjon. Dette reduserer kjøretiden, og eksponerer mer dataparalellitet i FPM-rekonstrussjonsprosessen. Implementasjonen vår kjører ca 5 ganger raskere på en CPU med 16 tråder enn en tilsvarende entrådet versjon av algoritmen, selv uten å utnytte dataparalellitet i problemet, og ved kun en svært liten reduksjon i rekonstruksjonskvalitet. Ettersom mange fasegjenfinningsalgoritmer i både FPM og ptychografi har lignende struktur er det gode muligheter for at denne metoden kan anvendes som et paralelliseringsverktøy på et bredere plan. Forslag til videre arbeid er også inkludert.
dc.description.abstractMicroscopy allows us to see details too small for the naked eye, but the area of images are strongly limited by the magnification level. In fields such as medical imaging and materials science, however, both high magnification levels and larger images are desired. Increasing both resolution and image size in a conventional microscope requires either more expensive optical components, or large and complex setups. In the last decades, using computing rather than more expensive optical setups to improve imaging systems, so called "computational imaging" has become popular. A recent technique in this field is Fourier Ptychographic Microscopy (FPM). In FPM, an object is illuminated from different angles and imaged through a regular light microscope. The obtained set of images are combined into a single higher resolution result image by solving a phase recovery problem. However, this recovery problem is very computationally intensive, prohibiting real time operation. In this thesis, we present a modified iterative solver for phase recovery in the context of FPM that permits concurrent execution of sub-iterations, detecting and exploiting task dynamic parallelism using a priority queue containing a dependency graph and a cost function. This speeds up both the recovery, and exposes more data parallelism in the FPM recovery. Our novel implementation obtains a speedup of ~x5 on a 16 core CPU even without exploiting any available data parallelism, and at only a small reduction in reconstruction quality compared to a single threaded baseline. As many phase recovery algorithms in both FPM and ptychography have similar structures, this method shows promise as a more broadly applicable tool. Suggestions for future work are also included.
dc.languageeng
dc.publisherNTNU
dc.titleDynamic Task Parallelism in FPM and Related Methods
dc.typeMaster thesis


Files in this item

Thumbnail

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record