OpenCV FAST角点检测SSE实现演练

Question

有人可以帮我理解OpenCV中FAST角点检测的SSE实现吗？我理解算法而不是实现。有人可以引导我完成代码吗？

代码很长，所以提前谢谢你。

我正在使用OpenCV 2.4.11，代码如下：

__m128i delta = _mm_set1_epi8(-128);
__m128i t = _mm_set1_epi8((char)threshold);
__m128i m0, m1;
__m128i v0 = _mm_loadu_si128((const __m128i*)ptr);

我认为以下内容与阈值检查有关，但无法理解 delta 的使用

__m128i v1 = _mm_xor_si128(_mm_subs_epu8(v0, t), delta);
v0 = _mm_xor_si128(_mm_adds_epu8(v0, t), delta);

现在它会检查相邻的4个像素，但是， delta 的用途是什么？

__m128i x0 = _mm_sub_epi8(_mm_loadu_si128((const __m128i*)(ptr + pixel[0])), delta);
__m128i x1 = _mm_sub_epi8(_mm_loadu_si128((const __m128i*)(ptr + pixel[4])), delta);
__m128i x2 = _mm_sub_epi8(_mm_loadu_si128((const __m128i*)(ptr + pixel[8])), delta);
__m128i x3 = _mm_sub_epi8(_mm_loadu_si128((const __m128i*)(ptr + pixel[12])), delta);
m0 = _mm_and_si128(_mm_cmpgt_epi8(x0, v0), _mm_cmpgt_epi8(x1, v0));
m1 = _mm_and_si128(_mm_cmpgt_epi8(v1, x0), _mm_cmpgt_epi8(v1, x1));
m0 = _mm_or_si128(m0, _mm_and_si128(_mm_cmpgt_epi8(x1, v0), _mm_cmpgt_epi8(x2, v0)));
m1 = _mm_or_si128(m1, _mm_and_si128(_mm_cmpgt_epi8(v1, x1), _mm_cmpgt_epi8(v1, x2)));
m0 = _mm_or_si128(m0, _mm_and_si128(_mm_cmpgt_epi8(x2, v0), _mm_cmpgt_epi8(x3, v0)));
m1 = _mm_or_si128(m1, _mm_and_si128(_mm_cmpgt_epi8(v1, x2), _mm_cmpgt_epi8(v1, x3)));
m0 = _mm_or_si128(m0, _mm_and_si128(_mm_cmpgt_epi8(x3, v0), _mm_cmpgt_epi8(x0, v0)));
m1 = _mm_or_si128(m1, _mm_and_si128(_mm_cmpgt_epi8(v1, x3), _mm_cmpgt_epi8(v1, x0)));
m0 = _mm_or_si128(m0, m1);

这里检查相邻像素的连续性。 （右？）

int mask = _mm_movemask_epi8(m0);
if( mask == 0 )
    continue;

这对我来说是另一个难题。为什么要向左移8个字节？我假设掩码告诉我候选角的位置，但为什么是8个字节？

if( (mask & 255) == 0 )
{
    j -= 8;
    ptr -= 8;
    continue;
}

此时我放弃了......

__m128i c0 = _mm_setzero_si128(), c1 = c0, max0 = c0, max1 = c0;
for( k = 0; k < N; k++ )
{
    __m128i x = _mm_xor_si128(_mm_loadu_si128((const __m128i*)(ptr + pixel[k])), delta);
    m0 = _mm_cmpgt_epi8(x, v0);
    m1 = _mm_cmpgt_epi8(v1, x);

    c0 = _mm_and_si128(_mm_sub_epi8(c0, m0), m0);
    c1 = _mm_and_si128(_mm_sub_epi8(c1, m1), m1);

    max0 = _mm_max_epu8(max0, c0);
    max1 = _mm_max_epu8(max1, c1);
}

max0 = _mm_max_epu8(max0, max1);
int m = _mm_movemask_epi8(_mm_cmpgt_epi8(max0, K16));

for( k = 0; m > 0 && k < 16; k++, m >>= 1 )
    if(m & 1)
    {
        cornerpos[ncorners++] = j+k;
        if(nonmax_suppression)
            curr[j+k] = (uchar)cornerScore<patternSize>(ptr+k, pixel, threshold);
    }

Answer 1

正如哈罗德所说，delta用于进行无符号比较。

让我们按步骤描述这种实现：

1.   

   __m128i x0 = _mm_sub_epi8(_mm_loadu_si128((const __m128i*)(ptr + pixel[0])), delta); __m128i x1 = _mm_sub_epi8(_mm_loadu_si128((const __m128i*)(ptr + pixel[4])), delta); __m128i x2 = _mm_sub_epi8(_mm_loadu_si128((const __m128i*)(ptr + pixel[8])), delta); __m128i x3 = _mm_sub_epi8(_mm_loadu_si128((const __m128i*)(ptr + pixel[12])), delta); m0 = _mm_and_si128(_mm_cmpgt_epi8(x0, v0), _mm_cmpgt_epi8(x1, v0)); m1 = _mm_and_si128(_mm_cmpgt_epi8(v1, x0), _mm_cmpgt_epi8(v1, x1)); m0 = _mm_or_si128(m0, _mm_and_si128(_mm_cmpgt_epi8(x1, v0), _mm_cmpgt_epi8(x2, v0))); ......

这里没有检查4个相邻像素。它会检查4个点，例如，像这样：

1. 在这里他们检查＆＃34;角落条件＆＃34;对于这4个点是正确的，因为如果它不正确，则没有8个相邻像素满足＆＃34;角条件＆＃34;，所以它不是角像素。如果mask为零，则意味着vector中的所有像素都不能成为角落，所以我们向左移动16个像素。

int mask = _mm_movemask_epi8(m0);
if( mask == 0 )
    continue;

1. 如果蒙版不为零，但是对于前8个像素＆＃34;角条件＆＃34;不是这样，他们只向左移8个像素，以检查下一次迭代时的剩余像素。

if( (mask & 255) == 0 )
{
    j -= 8;
    ptr -= 8;
    continue;
}

1. 最后一步。在这里，他们计算的相邻像素数大于x + threshold到c0个计数器，且小于x - threshold到c1个计数器。

这里为这些条件生成掩码：

__m128i x = _mm_xor_si128(_mm_loadu_si128((const __m128i*)(ptr + pixel[k])), delta);
m0 = _mm_cmpgt_epi8(x, v0);
m1 = _mm_cmpgt_epi8(v1, x);

请注意，如果vector的元素的条件为true，则将其值设置为0xFF或-1，因为我们将其视为signed char。

c0 = _mm_and_si128(_mm_sub_epi8(c0, m0), m0); 
c1 = _mm_and_si128(_mm_sub_epi8(c1, m1), m1);

如果掩码元素为-1，则自减法以来累积到c0或c1计数器（例如c0 - (-1)）。但如果它等于零，则将其重置为零（_mm_and_si128）。

他们需要存储最大值的计数器：

max0 = _mm_max_epu8(max0, c0);
max1 = _mm_max_epu8(max1, c1);

因此，它们存储了满足＆＃34;角条件＆＃34;的最大邻近像素数。

在这里，他们确定哪些像素实际是角落，哪些不是：

max0 = _mm_max_epu8(max0, max1);
int m = _mm_movemask_epi8(_mm_cmpgt_epi8(max0, K16));

for( k = 0; m > 0 && k < 16; k++, m >>= 1 )
    if(m & 1)
    {
        cornerpos[ncorners++] = j+k;
        if(nonmax_suppression)
            curr[j+k] = (uchar)cornerScore<patternSize>(ptr+k, pixel, threshold);
    }

我希望它会有所帮助。我很抱歉我的英语不好。

Answer 2

delta是一个只设置符号位的掩码。他们使用它是因为他们希望比较 unsigned ，但只有一个签名的比较。

添加128（或减去它，因为-128 == 128）并使用xoring执行相同的操作（如果您使用的是字节），因为

a + b == (a ^ b) + ((a & b) << 1)

如果b只设置了最高位，那么((a & b) << 1)项必须为零（a & b可以设置最高位，但它会被移出）。

然后正如您在下图中所看到的那样，将整个范围减去128“移位”，使得有符号的比较将给出与原始范围上的无符号比较相同的结果。

         |0 ... 127 ... 255|  unsigned
|-128 ... 0 ... 127|          signed

我不知道其他人，我希望其他人可以回答这个问题。