一种灰度图图像均值预处理的优化方法技术

本发明专利技术提供了一种灰度图图像均值预处理的优化方法，针对灰度图，每次加载128个图像数据，一个寄存器加载16个8bit数据，使用8个变量寄存器中，分别为vrd0，vrd2，vrd4，vrd6，vrd8，vrd10，vrd12，vrd14，再将加载的寄存器数据转化为16比特，即使用16个寄存器存储数据，对上面的变量寄存器进行复用，再增加8个变量寄存器，生成vrd0，vrd1，

【技术实现步骤摘要】
一种灰度图图像均值预处理的优化方法


[0001]本专利技术涉及图像处理
，特别涉及一种灰度图图像均值预处理的优化方法。

技术介绍

[0002]在现有的图像处理技术中，特别是针对灰度图或是一个通道的图像，例如在活体检测采集的红外图像，是单通道图像，是一个灰度图。一些为了加速处理也会将彩色图处理成一个通道的灰度图，作为原始图像的输入。处理过程中经常会使用累加和求均值的方法，但是普通的加和、普通的均值计算，速度会很慢，例如北京君正集成电路股份有限公司(简称：北京君正)T30、T31型号的芯片，现有技术中计算均值的速度会拖延整体的运行速度。芯片上使用现有技术的普通方法，是连续相加，把整个图数据累加到一个数据，再求平均，时间比较长，且没有使用simd对均值的实现。此外，目前其他芯片上也没有发现针对一张图像使用simd求均值的实现方法。一些其他求均值的应用，使用的实现方法，加载16个8比特数据，将原始8比特数据转化为32比特，然后每4个一组，使用simd累加，再加载16个数据，再转化为16比特，再累加，直到最后，再将这组数据累加，再求平均。这种方法效率也是非常低。
[0003]现有技术中的常用术语如下：
[0004]1、均值：均值一般指平均数。平均数，统计学术语，是表示一组数据集中趋势的量数，是指在一组数据中所有数据之和再除以这组数据的个数。它是反映数据集中趋势的一项指标。解答平均数应用题的关键在于确定“总数量”以及和总数量对应的总份数。
[0005]2、灰度图：只有一个通道的图像。
[0006]3、simd指令(singleinstructionmultipledata)，即一种以向量方式计算的指令。单指令流多数据流，也就是说一次运算指令可以执行多个数据流，这样在很多时候可以提高程序的运算速度。simd指令可以理解为运行一次指令，运行指定大小数组的运算。128bit的simd指令，数组大小是用128bit定义，放16个8bit数据，或放4个32比特数据，或放8个16bit数据。例如“两个数组”相加，一条simd指令直接就得到。

技术实现思路

[0007]为了解决上述现有技术中的问题，本申请的目的在于：提高计算均值的速度。可以实现40倍的提升。
[0008]具体地，本专利技术提供一种灰度图图像均值预处理的优化方法，所述方法针对灰度图，每次加载128个图像数据，一个寄存器可以加载16个8bit数据，使用8个变量寄存器中，分别为vrd0，vrd2，vrd4，vrd6，vrd8，vrd10，vrd12，vrd14，再将加载的寄存器数据转化为16比特，即使用16个寄存器存储数据，对上面的变量寄存器进行复用，再增加8个变量寄存器，这里会生成vrd0，vrd1，vrd2，vrd3，vrd4，vrd5，vrd6，vrd7，vrd8，vrd9，vrd10，vrd11，vrd12，vrd13，vrd14，vrd15；使用一个寄存器sum_h0进行16bit数据的累加，当sum_h0累加到256次时，对数据进行右移位8位，等价计算为除以256，再使用一个新的寄存器sum_h1对
移位后的sum_h0进行累加，而sum_h0初始化为0，再重新累加加载的新的数据；使用sum_h1对移位后的sum_h0进行累加，sum_h1累加到256次时，将sum_h1的结果保存到一个数组中；最后将数组的数据，再进行累加，再求均值。
[0009]所述方法进一步包括：
[0010]S1，初始化和使用的变量寄存器声明：设vri0为将8bit寄存器中的前8个数据转化为16bit的选择寄存器，vri1为将8bit寄存器中的后8个数据转化为16bit的选择寄存器；
[0011]预处理的数据为indata，数据宽为width，长为height，数据总数为piel_count＝width*height；
[0012]设一个数据组为vsave[8]，一个常规临时变量sum_int，均值为avg，统计sum_h1累加次数的计算器count，初始为0；
[0013]S2，加载128个图像数据到vrd0，vrd1，vrd2，vrd3，vrd4，vrd5，vrd6，vrd7，vrd8，vrd9，vrd10，vrd11，vrd12，vrd13，vrd14，vrd15，然后在对indata指针进行变化，即indata＝indata+128；
[0014]S3，使用设置好的选择顺序实现对数据由8bit转化为16bit，由于在指令集中没有实现将8bit直接转化为16bit的指令，所以需要使用任意取值指令实现该功能，也就是设置两个选择的寄存器vri0，vri1，并对里面的具体选择顺序预先设计好；
[0015]S4，使用一个寄存器sum_h0进行16bit数据的累加，第一次累计和需要初始化时，sum_h0内数据为0；
[0016]S5，重复步骤S2、S3、S4，直到循环次数达到256次时，对sum_h0进行移位处理，再将处理后结果累加到sum_h1中，最后将sum_h0内的数据置0，同时count加1；
[0017]S6，重复步骤S2、S3、S4、S5，直到循环次数达到256次时，将sum_h1保存到vsave[8]中，对vsave[8]的数据进行求和为sum_int，sum_h1内的数据置为0；重复步骤S2、S3、S4、S5，直至所有数据计算完；
[0018]S7，求均值：所述将sum_h1的数据保存到vsave[8]中，对vsave[8]的数据进行求和为sum_int，累加的次数为count，则均值为：avg＝sum_int/count；sum_h1是个寄存器，里面放的是8个16比特数据，把里面的数据取出来放到数组vsave[8]中，将数组vsave[8]里面的8个数据累加为sum_int。
[0019]所述方法应用于具有simd指令的芯片，对相应的指令集进行优化处理，处理的目标的长*宽为2048的倍数，图像均值预处理要求的精度误差在1以内，使用的相应的指令集有加法指令、移位指令、任意取值指令、除法指令、加载数据指令、保存数据指令。
[0020]所述方法应用于北京君正T30、T31型号芯片。
[0021]所述步骤S2中，对indata指针进行变化，进一步包括加载数据指令,输入的待载入的数据，当前是数据的指针indata，从该数据indata在内存里指向的位置0,16，
……
96,112开始加载128bit的数据，如果是8bit的数据是加载16个，如果是16bit数据加载8个，如果是32bit，加载4个数据:
[0022]vrd0＝ingenic_load(indata，0)；
[0023]vrd2＝ingenic_load(indata，16)；
[0024]vrd4＝ingenic_load(indata，32)；
[0025]vrd6＝ingenic_load(indata，48)；
[0026]vrd8＝本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种灰度图图像均值预处理的优化方法，其特征在于，所述方法针对灰度图，每次加载128个图像数据，一个寄存器加载16个8bit数据，使用8个变量寄存器中，分别为vrd0，vrd2，vrd4，vrd6，vrd8，vrd10，vrd12，vrd14，再将加载的寄存器数据转化为16比特，即使用16个寄存器存储数据，对上面的变量寄存器进行复用，再增加8个变量寄存器，这里生成vrd0，vrd1，vrd2，vrd3，vrd4，vrd5，vrd6，vrd7，vrd8，vrd9，vrd10，vrd11，vrd12，vrd13，vrd14，vrd15；使用一个寄存器sum_h0进行16bit数据的累加，当sum_h0累加到256次时，对数据进行右移位8位，等价计算为除以256，再使用一个新的寄存器sum_h1对移位后的sum_h0进行累加，而sum_h0初始化为0，再重新累加加载的新的数据；使用sum_h1对移位后的sum_h0进行累加，sum_h1累加到256次时，将sum_h1的结果保存到一个数组中；最后将数组的数据，再进行累加，再求均值。2.根据权利要求1所述的一种灰度图图像均值预处理的优化方法，其特征在于，所述方法进一步包括：S1，初始化和使用的变量寄存器声明：设vri0为将8bit寄存器中的前8个数据转化为16bit的选择寄存器，vri1为将8bit寄存器中的后8个数据转化为16bit的选择寄存器；预处理的数据为indata，数据宽为width，长为height，数据总数为piel_count＝width*height；设一个数据组为vsave[8]，一个常规临时变量sum_int，均值为avg，统计sum_h1累加次数的计算器count，初始为0；S2，加载128个图像数据到vrd0，vrd1，vrd2，vrd3，vrd4，vrd5，vrd6，vrd7，vrd8，vrd9，vrd10，vrd11，vrd12，vrd13，vrd14，vrd15，然后在对indata指针进行变化，即indata＝indata+128；S3，使用设置好的选择顺序实现对数据由8bit转化为16bit，由于在指令集中没有实现将8bit直接转化为16bit的指令，所以需要使用任意取值指令实现该功能，也就是设置两个选择的寄存器vri0，vri1，并对里面的具体选择顺序预先设计好；S4，使用一个寄存器sum_h0进行16bit数据的累加，第一次累计和需要初始化时，sum_h0内数据为0；S5，重复步骤S2、S3、S4，直到循环次数达到256次时，对sum_h0进行移位处理，再将处理后结果累加到sum_h1中，最后将sum_h0内的数据置0，同时count加1；S6，重复步骤S2、S3、S4、S5，直到循环次数达到256次时，将sum_h1保存到vsave[8]中，对vsave[8]的数据进行求和为sum_int，sum_h1内的数据置为0；重复步骤S2、S3、S4、S5，直至所有数据计算完；S7，求均值：所述将sum_h1的数据保存到vsave[8]中，对vsave[8]的数据进行求和为sum_int，累加的次数为count，则均值为：avg＝sum_int/count。3.根据权利要求2所述的一种灰度图图像均值预处理的优化方法，其特征在于，所述方法应用于具有simd指令的芯片，对相应的指令集进行优化处理，处理的目标的长*宽为2048的倍数，图像均值预处理要求的精度误差在1以内，使用的相应的指令集有加法指令、移位指令、任意取值指令、除法指令、加载数据指令、保存数据指令。4.根据权利要求3所述的一种灰度图图像均值预处理的优化方法，其特征在于，所述方法应用于北京君正T30、T31型号芯片。
5.根据权利要求3所述的一种灰度图图像均值预处理的优化方法，其特征在于，所述的加法指令、移位指令、任意取值指令、除法指令、加载数据指令、保存数据指令，表示如下：a)加法指令：表示如下：vrd＝ingenic_add_h(vrs，vrt)；输入变量vrs，vrt，输出变量是vrd，vrd存储的是8个int16_t的数据，vrs和vrt存储的是8个int16_t数据，等价的运算：vrd0:＝vrs0+vrt0；vrd1:＝vrs1+vrt1；
……
vrd7:＝vrs7+vrt7；b)移位指令：将变量里的每个元素进行移位，移动i位，该指令具有四舍五入的运算；左移移位指令，表示如下：vrd＝ingenic_shift_left(vrs，i)；右移移位指令，表示如下：vrd＝ingenic_shift_right(vrs，i)；c)任意取值指令：从变量vrs和vrt中根据vri设置的编号选择出4个或8个或16个数据，在使用该指令时，需要占有一个永久寄存器vri，用于指令选择具体位置的数据，vrd＝ingenic_choise_h(vrs，vrt，vri)；d)除法指令：表示如下：vrd＝ingenic_div_d(vrs，vrt)；输入变量vrs，vrt，输出变量是vrd寄存器，vrd存储的是16个int8_t的数据，vrs和vrt存储的是16个int8_t数据，结果按照四舍五入方式取值；等价的运算：vrd0:＝vrs0/vrt0；vrd1:＝vrs1/vrt1；
……
vrd7:＝vrs7/vrt7；
……
Vrd15:＝vrs15/vrt15；e)加载数据指令：输入的待载入的数据，当前是数据的指针indata，从该数据indata在内存里指向的位置m开始加载128bit的数据，如果是8bit的数据是加载16个，如果是16bit数据加载8个，如果是32bit，加载4个数据；数据加载到变量vrd寄存器...

【专利技术属性】
技术研发人员：田凤彬，于晓静，
申请(专利权)人：北京君正集成电路股份有限公司，
类型：发明
国别省市：