Algoritmi paralleli per l'allineamento di immagini

In questa tesi si propone un algoritmo che, date una serie di immagini astronomiche raffiguranti uno stesso soggetto, cerca di ricavarne una rappresentazione migliore. Scattare foto astronomiche non è affatto facile: bisogna seguire vari accorgimenti e regolare opportunamente le impostazioni della propria fotocamera. In genere gli astrofili, che non sempre dispongono di sofisticatissime attrezzature per fotografare lo spazio, scattano una serie di foto o registrano un video (da cui estrarranno i fotogrammi) del soggetto che vogliono immortalare, attraverso la lente di un telescopio: in questa maniera riescono a catturare dettagli invisibili all'occhio umano, ma le immagini ottenute presentano parecchio rumore; per questo motivo le astrofotografie sono quasi sempre sottoposte ad una fase di elaborazione. Una semplice procedura per ridurre il rumore consiste nel produrre una nuova immagine i cui pixel abbiano valore pari alla media dei corrispettivi pixel di tutte le immagini scattate. Dato che la tecnica di cattura precedentemente descritta è enormemente sensibile allo spostamento, prima di calcolare la media dei pixel, è necessario allineare le immagini, rimuovendo lo scostamento presente tra esse. Per effettuare questo procedimento (noto anche come image registration) esistono varie tecniche più o meno complicate: in questa tesi ne verranno presentate brevemente alcune, ma ci si limiterà ad implementarne una versione banale, basata su una tecnica di brute force. La tematica affrontata si presta molto bene alla programmazione parallela, perciò l'implementazione dell'algoritmo che verrà proposto sfrutterà le clausole OpenMP e le istruzioni SIMD di un Raspberry Pi 2 B; è stata scelta tale architettura date le notevoli capacità di parallelizzazione che è in grado di offrire nonostante i ridotti costi, le contenute dimensioni e la minima energia richiesta.