Question

我一直在使用OpenCV和Apple的Accelerate框架，发现Accelerate的性能很慢而且Apple的文档有限。我们举个例子：

void equalizeHistogram(const cv::Mat &planar8Image, cv::Mat &equalizedImage)
{
    cv::Size size = planar8Image.size();
    vImage_Buffer planarImageBuffer = {
        .width = static_cast<vImagePixelCount>(size.width),
        .height = static_cast<vImagePixelCount>(size.height),
        .rowBytes = planar8Image.step,
        .data = planar8Image.data
    };

    vImage_Buffer equalizedImageBuffer = {
        .width = static_cast<vImagePixelCount>(size.width),
        .height = static_cast<vImagePixelCount>(size.height),
        .rowBytes = equalizedImage.step,
        .data = equalizedImage.data
    };

    TIME_START(VIMAGE_EQUALIZE_HISTOGRAM);
    vImage_Error error = vImageEqualization_Planar8(&planarImageBuffer, &equalizedImageBuffer, kvImageNoFlags);
    TIME_END(VIMAGE_EQUALIZE_HISTOGRAM);
    if (error != kvImageNoError) {
        NSLog(@"%s, vImage error %zd", __PRETTY_FUNCTION__, error);
    }
}

此通话大约需要20ms。这具有在我的应用程序中无法使用的实际意义。也许直方图的均衡本质上很慢，但我也测试了BGRA->灰度，发现OpenCV可以在~5ms内完成，vImage需要~20ms。

在测试其他功能时，我发现project that made a simple slider app带有blur function (gist)我已清理过来进行测试。大约~20ms。

是否有一些技巧可以让这些功能更快？

Answer 1

要使用equalizeHistogram函数获得每秒30帧，必须对图像进行解交织（从ARGBxxxx转换为PlanarX）并均衡R（ed）G（reen）B（lue）;如果你均衡A（lpha），帧速率将降至至少24。

以下是完全按照您的要求执行操作的代码：

- (CVPixelBufferRef)copyRenderedPixelBuffer:(CVPixelBufferRef)pixelBuffer {

CVPixelBufferLockBaseAddress( pixelBuffer, 0 );

unsigned char *base = (unsigned char *)CVPixelBufferGetBaseAddress( pixelBuffer );
size_t width = CVPixelBufferGetWidth( pixelBuffer );
size_t height = CVPixelBufferGetHeight( pixelBuffer );
size_t stride = CVPixelBufferGetBytesPerRow( pixelBuffer );

vImage_Buffer _img = {
    .data = base,
    .height = height,
    .width = width,
    .rowBytes = stride
};

vImage_Error err;
vImage_Buffer _dstA, _dstR, _dstG, _dstB;

err = vImageBuffer_Init( &_dstA, height, width, 8 * sizeof( uint8_t ), kvImageNoFlags);
if (err != kvImageNoError)
    NSLog(@"vImageBuffer_Init (alpha) error: %ld", err);

err = vImageBuffer_Init( &_dstR, height, width, 8 * sizeof( uint8_t ), kvImageNoFlags);
if (err != kvImageNoError)
    NSLog(@"vImageBuffer_Init (red) error: %ld", err);

err = vImageBuffer_Init( &_dstG, height, width, 8 * sizeof( uint8_t ), kvImageNoFlags);
if (err != kvImageNoError)
    NSLog(@"vImageBuffer_Init (green) error: %ld", err);

err = vImageBuffer_Init( &_dstB, height, width, 8 * sizeof( uint8_t ), kvImageNoFlags);
if (err != kvImageNoError)
    NSLog(@"vImageBuffer_Init (blue) error: %ld", err);

err = vImageConvert_ARGB8888toPlanar8(&_img, &_dstA, &_dstR, &_dstG, &_dstB, kvImageNoFlags);
if (err != kvImageNoError)
    NSLog(@"vImageConvert_ARGB8888toPlanar8 error: %ld", err);

err = vImageEqualization_Planar8(&_dstR, &_dstR, kvImageNoFlags);
if (err != kvImageNoError)
    NSLog(@"vImageEqualization_Planar8 (red) error: %ld", err);

err = vImageEqualization_Planar8(&_dstG, &_dstG, kvImageNoFlags);
if (err != kvImageNoError)
    NSLog(@"vImageEqualization_Planar8 (green) error: %ld", err);

err = vImageEqualization_Planar8(&_dstB, &_dstB, kvImageNoFlags);
if (err != kvImageNoError)
    NSLog(@"vImageEqualization_Planar8 (blue) error: %ld", err);

err = vImageConvert_Planar8toARGB8888(&_dstA, &_dstR, &_dstG, &_dstB, &_img, kvImageNoFlags);
if (err != kvImageNoError)
    NSLog(@"vImageConvert_Planar8toARGB8888 error: %ld", err);

err = vImageContrastStretch_ARGB8888( &_img, &_img, kvImageNoError );
if (err != kvImageNoError)
    NSLog(@"vImageContrastStretch_ARGB8888 error: %ld", err);

free(_dstA.data);
free(_dstR.data);
free(_dstG.data);
free(_dstB.data);

CVPixelBufferUnlockBaseAddress( pixelBuffer, 0 );

return (CVPixelBufferRef)CFRetain( pixelBuffer );

}

请注意我分配了alpha通道，即使我没有执行任何操作;这只是因为在ARGB8888和Planar8之间来回转换需要alpha通道缓冲区分配和引用。无论如何，性能和质量都相同。

另请注意，我将Planar8缓冲区转换为单个ARGB8888缓冲区后执行对比度拉伸;这是因为它比逐个通道应用功能更快，就像我对直方图均衡功能所做的那样，并且获得与单独执行相同的结果（对比度拉伸功能不会导致与直方图均衡相同的alpha通道失真）

Answer 2

如果可以避免，请不要继续重新分配vImage_Buffer。

对vImage加速性能至关重要的一件事是重用vImage_Buffers。我不能说我在Apple的有限文档提示中读了多少次这个效果，但我绝对不是在听。

在前面提到的模糊代码示例中，我重新设计了测试应用程序，为每个图像设置一次vImage_Buffer输入和输出缓冲区，而不是每次调用boxBlur时设置一次。我每次通话时间下降了<10ms，这在响应时间上有明显的不同。

这表示在您开始看到性能改进之前，Accelerate需要时间进行预热。第一次调用此方法需要34毫秒。

- (UIImage *)boxBlurWithSize:(int)boxSize
{
    vImage_Error error;
    error = vImageBoxConvolve_ARGB8888(&_inputImageBuffer,
                                       &_outputImageBuffer,
                                       NULL,
                                       0,
                                       0,
                                       boxSize,
                                       boxSize,
                                       NULL,
                                       kvImageEdgeExtend);
    if (error) {
        NSLog(@"vImage error %zd", error);
    }

    CGImageRef modifiedImageRef = vImageCreateCGImageFromBuffer(&_outputImageBuffer,
                                                                &_inputImageFormat,
                                                                NULL,
                                                                NULL,
                                                                kvImageNoFlags,
                                                                &error);

    UIImage *returnImage = [UIImage imageWithCGImage:modifiedImageRef];
    CGImageRelease(modifiedImageRef);

    return returnImage;
}

Answer 3

要在OpenCV中使用vImage，请将对OpenCV矩阵的引用传递给类似这样的方法：

long contrastStretch_Accelerate(const Mat& src, Mat& dst) {
    vImagePixelCount rows = static_cast<vImagePixelCount>(src.rows);
    vImagePixelCount cols = static_cast<vImagePixelCount>(src.cols);

    vImage_Buffer _src = { src.data, rows, cols, src.step };
    vImage_Buffer _dst = { dst.data, rows, cols, dst.step };

    vImage_Error err;

    err = vImageContrastStretch_ARGB8888( &_src, &_dst, 0 );
    return err;
}

从OpenCV代码块调用此方法如下所示：

- (void)processImage:(Mat&)image;
{
    contrastStretch_Accelerate(image, image);
}

就是这么简单，因为这些都是指针引用，所以没有任何类型的“深度复制”。它尽可能快速有效，所有关于上下文和其他相关性能考虑的问题（我也可以帮助你）。

SIDENOTE：你知道在将OpenCV与vImage混合时你必须改变频道排列吗？如果没有，在调用OpenCV矩阵上的任何vImage函数之前，请调用：

const uint8_t map[4] = { 3, 2, 1, 0 };
err = vImagePermuteChannels_ARGB8888(&_img, &_img, map, kvImageNoFlags);
if (err != kvImageNoError)
    NSLog(@"vImagePermuteChannels_ARGB8888 error: %ld", err);

执行相同的调用，map和all，将图像返回到适合OpenCV矩阵的通道顺序。

iOS Accelerate Framework vImage - 性能改进？

3 个答案:

如果可以避免，请不要继续重新分配vImage_Buffer。