Клименко Владислав. Технология ALL + отчёт. Повышение контраста полутонового изображения посредством линейной растяжки гистограммы. Вариант 28

[limdizz]

Общее описание

Алгоритм реализует двухуровневый параллелизм для повышения контрастности полутонового изображения методом линейной растяжки гистограммы. Комбинирует MPI для межпроцессного взаимодействия (распределение данных между узлами) и STL threads для внутрипроцессного параллелизма (многоядерная обработка на каждом узле).

Подробное описание

1. Валидация (ValidationImpl)

• Проверяет, инициализирован ли MPI.

• На процессе 0 проверяет, что входные данные не пустые.

• Остальные процессы всегда возвращают true.

2. Предварительная обработка (PreProcessingImpl)

• Выделяет память под выходные данные на процессе 0.

• Размер выходного буфера соответствует входному.

3. Основной алгоритм (RunImpl)

Шаг 1: Инициализация MPI и синхронизация.

int rank = 0, size = 1;
MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &rank);
MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &size);

Получение ранга текущего процесса.

Получение общего количества MPI процессов.

Шаг 2: Распределение данных между MPI процессами

MPI_Bcast(&total_size, 1, MPI_INT, 0, MPI_COMM_WORLD);
int chunk = total_size / size;
int remainder = total_size % size;
for (int i = 0; i < size; i++) {
    recv_counts[i] = chunk + (i < remainder ? 1 : 0);
    displs[i] = (i == 0) ? 0 : displs[i - 1] + recv_counts[i - 1];
}
MPI_Scatterv(...)

Процесс 0 рассылает размер данных всем процессам.

Вычисляется размер блока для каждого процесса (равномерное распределение с учётом остатка).

Данные распределяются с помощью MPI_Scatterv.

Шаг 3: Локальный поиск min/max (STL потоки).

auto [local_min, local_max] = FindMinMaxSTL(local_data, num_stl_threads);

Функция FindMinMaxSTL:

Разбивает локальный блок данных на подблоки (по количеству STL потоков).

Каждый поток находит свой локальный min/max.

Результаты объединяются через std::min_element / std::max_element.

Шаг 4: Глобальная редукция.

MPI_Allreduce(&local_min, &global_min, 1, MPI_INT, MPI_MIN, MPI_COMM_WORLD);
MPI_Allreduce(&local_max, &global_max, 1, MPI_INT, MPI_MAX, MPI_COMM_WORLD);

Находит глобальный минимум среди всех MPI процессов.

Находит глобальный максимум среди всех MPI процессов.

Шаг 5: Преобразование контрастности (STL потоки).

StretchContrastSTL(local_data, local_output, global_min, global_max, num_stl_threads);

Формула преобразования:

новое_значение = ((старое_значение - min) * 255) / (max - min)

Параллельная обработка каждого пикселя.

Используется формула линейной растяжки гистограммы.

Шаг 6: Сбор результатов.

MPI_Gatherv(local_output.data(), local_size, MPI_INT, recv_buffer.data(), ...);

Все процессы отправляют свои обработанные блоки процессу 0

Процесс 0 собирает и объединяет результаты

4. Пост-обработка (PostProcessingImpl)
   Проверяет, что размер выходных данных соответствует размеру входных.

Особенности реализации

Работает как на одном узле, так и на кластере.

Независимая настройка MPI и STL параллелизма.

Минимизация межпроцессного взаимодействия.

Корректная обработка пустых данных и граничных случаев.

• Задача: Повышение контраста полутонового изображения посредством линейной растяжки гистограммы
• Вариант: 28
• Технология: ALL
• Описание вашей реализации и отчёта.
  Реализация содержит ALL-версию алгоритма повышения контраста полутонового изображения посредством линейной растяжки гистограммы.

---

Чек-лист

• Статус CI: Все CI-задачи (сборка, тесты, генерация отчёта) успешно проходят на моей ветке в моем форке
• Директория и именование задачи: Я создал директорию с именем klimenko_v_lsh_contrast_incr
• Полное описание задачи: Я предоставил полное описание задачи в теле pull request
• clang-format: Мои изменения успешно проходят clang-format локально в моем форке (нет ошибок форматирования)
• clang-tidy: Мои изменения успешно проходят clang-tidy локально в моем форке (нет предупреждений/ошибок)
• Функциональные тесты: Все функциональные тесты успешно проходят локально на моей машине
• Тесты производительности: Все тесты производительности успешно проходят локально на моей машине
• Ветка: Я работаю в ветке, названной точно так же, как директория моей задачи
  (klimenko_v_lsh_contrast_incr), а не в master
• Правдивое содержание: Я подтверждаю, что все сведения, указанные в этом pull request, являются точными и
  достоверными

[codecov-commenter]

Codecov Report

❌ Patch coverage is 87.50000% with 12 lines in your changes missing coverage. Please review.
✅ Project coverage is 82.28%. Comparing base (f7f3d46) to head (b733a54).

Files with missing lines	Patch %	Lines
...s/klimenko_v_lsh_contrast_incr/all/src/ops_all.cpp	87.50%	6 Missing and 6 partials ⚠️

❌ Your patch status has failed because the patch coverage (87.50%) is below the target coverage (95.00%). You can increase the patch coverage or adjust the target coverage.

Additional details and impacted files

@@           Coverage Diff           @@
##           master     #564   +/-   ##
=======================================
  Coverage   82.27%   82.28%           
=======================================
  Files         497      498    +1     
  Lines       21191    21287   +96     
  Branches     8691     8739   +48     
=======================================
+ Hits        17434    17515   +81     
- Misses       2614     2621    +7     
- Partials     1143     1151    +8     

☔ View full report in Codecov by Sentry.
📢 Have feedback on the report? Share it here.

🚀 New features to boost your workflow:

• ❄️ Test Analytics: Detect flaky tests, report on failures, and find test suite problems.