面向FT-M7002的Sobel边缘检测算法优化实现

作者：范明亮; 郭子涵; 柴晓楠; 商建东

来源：计算机工程, 2022, 48(06): 193-199.

DOI：10.19678/j.issn.1000-3428.0061903

• 边缘检测
• Sobel算子
• 高性能数字信号处理器
• 向量并行
• 循环展开

边缘检测是图像处理与计算机视觉领域中一种重要的图像分析方法，Sobel算子常用于粗精度的边缘提取，在图像边缘检测中被广泛应用。随着国产飞腾（FT）系列高性能数字信号处理器的发展，图像处理领域对FT平台的需求日益提高，同时急需实现面向FT平台的高性能图像处理算法。针对上述问题，在FT-M7002平台上对Sobel边缘检测算法进行向量并行优化，使用FT-M7002处理器内嵌SIMD指令，挖掘Sobel边缘检测算法中的数据级并行性，同时设计并实现一种字符型与整型数据间的并行化转换接口，使用循环展开优化方法提升指令节拍数，通过DMA矩阵转置解决数据访存不连续的问题。采用双缓冲技术实现数据传输与内核计算的并行，从而隐藏数据传输与计算之间的时间间隙。对比分析多种卷积核大小及图片规模下原Sobel算法与优化算法的性能，结果表明，与原始算法相比，该优化算法能取得1.66～3.14倍的加速比，此外，相较TMS320C6678处理器上的运行结果，在FT-M7002平台上优化算法可达到1.87～2.08倍的加速效果。