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opencv

Introduction

speed_histogram_algorithm_framework

  • 局部直方图加速框架,内部使用了一些近似计算及指令集加速(SSE),可以快速处理中值滤波、最大值滤波、最小值滤波、表面模糊等算法。

resources

  • SSE优化相关的资源。

PC的CPU为I5-3230,64位。

OpenCV版本为3.4.0

  • sse_implementation_of_common_functions_in_image_processing.cpp 多个图像处理中常用函数的SSE实现。
  • speed_rgb2gray_sse.cpp 使用sse加速RGB和灰度图转换算法,相比于原始实现有接近5倍加速。算法原理:https://mp.weixin.qq.com/s/SagVQ5gfXWWA7NATv-zvBQ 速度测试结果如下:

测试CPU型号:Intel(R) Core(TM) i7-6700 CPU @ 3.40GHz

分辨率 优化 循环次数 速度
4032x3024 原始实现 1000 12.139ms
4032x3024 第一版优化(float->INT) 1000 7.629ms
4032x3024 OpenCV 自带函数 1000 4.287ms
4032x3024 第二版优化(手动4路并行) 1000 10.528ms
4032x3024 第三版优化(OpenMP4线程) 1000 7.632ms
4032x3024 第四版优化(SSE优化,一次处理12个像素) 1000 5.579ms
4032x3024 第五版优化(SSE优化,一次处理15个像素) 1000 5.843ms
4032x3024 第六版优化(AVX2优化,一次处理10个像素) 1000 3.576ms
4032x3024 第七版优化(AVX2优化+std::async) 1000 2.626ms
  • speed_vibrance_algorithm.cpp 使用SSE加速自然饱和度算法,加速9倍,算法原理请看: https://mp.weixin.qq.com/s/26UVvqMNLgnquXY21Xu3OQ 。速度测试结果如下:
分辨率 优化 循环次数 速度
4032x3024 原始实现 100 115.36ms
4032x3024 第一版优化 100 62.43ms
4032x3024 第二版优化(4线程) 100 28.89ms
4032x3024 第三版优化(SSE) 100 12.69ms
  • speed_sobel_edgedetection_sse.cpp 使用SSE加速Sobel边缘检测算法,加速幅度巨大,算法原理请看:https://mp.weixin.qq.com/s/5lCfO_jmSfP7DbsgM7qbpg 。速度测试结果如下:
分辨率 算法优化 循环次数 速度
4032x3024 普通实现 1000 126.54 ms
4032x3024 Float->INT+查表法 1000 81.62 ms
4032x3024 SSE优化版本1 1000 34.95 ms
4032x3024 SSE优化版本2 1000 28.87 ms
4032x3024 AVX2优化版本1 1000 15.42 ms
4032x3024 AVX2优化+std::async 1000 5.69 ms
  • speed_skin_detection_sse.cpp 使用SSE加速肤色检测算法,加速幅度较大,算法原理请看:https://mp.weixin.qq.com/s/UFzY1s6ohTM-dnNg0P4kkw 。速度测试结果如下:
分辨率 算法优化 循环次数 速度
4272x2848 普通实现 1000 41.40ms
4272x2848 OpenMP 4线程 1000 36.54ms
4272x2848 SSE第一版 1000 6.77ms
4272x2848 SSE第二版(std::async) 1000 4.73ms
  • speed_rgb2yuv_sse.cpp SSE极致优化RGB和YUV图像空间互转,算法原理请看:https://mp.weixin.qq.com/s/ryGocz-0YpqZ1CjYXJbd7Q 。速度测试结果如下:
分辨率 算法优化 循环次数 速度
4032x3024 普通实现 1000 150.58ms
4032x3024 去掉浮点数,除法用位运算代替 1000 76.70ms
4032x3024 OpenMP 4线程 1000 50.48ms
4032x3024 普通SSE向量化 1000 48.92ms
4032x3024 _mm_madd_epi16二次优化 1000 33.04ms
4032x3024 SSE+4线程 1000 23.70ms
  • speed_median_filter_3x3_sse.cpp 极致优化3*3中值滤波,算法原理请看:https://blog.csdn.net/just_sort/article/details/98617050 。速度测试效果如下:
分辨率 算法优化 循环次数 速度
4032x3024 普通实现 10 8293.79 ms
4032x3024 逻辑优化,更好的流水 10 83.75 ms
4032x3024 SSE优化 10 11.93 ms
4032x3024 AVX优化 10 9.32 ms

  • speed_gaussian_filter_sse.cpp 使用sse加速高斯滤波算法。算法原理:https://blog.csdn.net/just_sort/article/details/95212099 。速度测试效果如下:
优化方式 图像分辨率 速度
C语言普通实现+单线程 4032*3024 290.43ms
SSE优化+单线程 4032*3024 265.96ms
  • speed_integral_graph_sse.cpp 使用SSE加速积分图运算,但是在PC上并没有速度提升,算法原理请看:https://www.cnblogs.com/Imageshop/p/6897233.html 。速度测试结果如下:
优化方式 图像分辨率 速度
C语言实现+单线程 4032*3024 66.66ms
C语言实现+4线程 4032*3024 65.34ms
SSE优化+单线程 4032*3024 66.10ms
SSE优化+4线程 4032*3024 66.20ms
  • speed_common_functions.cpp 对图像处理的一些常用函数的快速实现,个别使用了SSE优化。
  • speed_max_filter_sse.cpp 使用speed_histogram_algorithm_framework框架实现最大值滤波,半径越大越明显。原理请看:https://blog.csdn.net/just_sort/article/details/97280807 。运行的时候记得把工程属性中的sdl检查关掉,不然会报一个变量未初始化的错误。速度测试效果如下:
优化方式 图像分辨率 半径 速度
C语言实现+单线程 4272*2848 7 9445.90ms
SSE优化+单线程 4272*2848 7 2234.55ms
C语言实现+单线程 4272*2848 9 14468.76ms
SSE优化+单线程 4272*2848 9 2221.68ms
C语言实现+单线程 4272*2848 11 23069.10ms
SSE优化+单线程 4272*2848 11 2180.95ms
  • speed_box_filter_sse.cpp 使用speed_histogram_algorithm框架实现O(1)最大值滤波,使用了SSE优化,算法原理请看:https://blog.csdn.net/just_sort/article/details/98075712 。运行方法和speed_max_filter_sse.cpp相同,速度测试结果如下:
优化方式 图像分辨率 半径 速度
C语言实现+单线程 4272*2848 11 163.16ms
SSE优化+单线程 4272*2848 11 123.83ms
C语言实现+单线程 4272*2848 21 167.81ms
SSE优化+单线程 4272*2848 21 126.98ms
C语言实现+单线程 4272*2848 31 168.62ms
SSE优化+单线程 4272*2848 31 126.17ms
  • speed_multi_scale_detail_boosting_see.cpp 在speed_box_filter_sse.cpp提供的盒子滤波sse优化的基础上,进一步使用指令集实现了对论文《DARK IMAGE ENHANCEMENT BASED ON PAIRWISE TARGET CONTRAST AND MULTI-SCALE DETAIL BOOSTING》的算法优化。算法原理请看:https://blog.csdn.net/just_sort/article/details/98485746 。在CoreI7-3770速度测试结果如下:
优化方式 图像分辨率 半径 速度
C语言实现+单线程 4272*2848 7 206.00ms
SSE优化+单线程 4272*2848 7 57.12ms
  • speed_bicubic_zoom_sse.cpp SSE优化三次立方插值算法,算法原理请看:https://blog.csdn.net/just_sort/article/details/100119653 。速度测试结果如下:
优化方式 图像分辨率 插值后大小 速度
C语言原始算法实现 4272*2848 长宽均为原始1.5倍 1856.29ms
C语言实现+查表优化+边界优化 4272*2848 长宽均为原始1.5倍 839.10ms
SSE优化+边界优化 4272*2848 长宽均为原始1.5倍 315.70ms
OpenCV3.1.0自带的函数 4272*2848 长宽均为原始1.5倍 118.77ms

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