使用霓虹灯指令的图像阈值

Question

我正在为iOS开发一些图像处理应用程序，阈值处理确实是一个巨大的瓶颈。所以我试着用霓虹灯来优化它。下面是函数的C版本。有没有办法用霓虹灯重写这个(不幸的是我在这方面完全没有经验)？

static void thresh_8u( const Image& _src, Image& _dst, uchar thresh, uchar maxval, int type ) {
    int i, j;
    uchar tab[256];
    Size roi = _src.size();
    roi.width *= _src.channels();

    memset(&tab[0], 0, thresh);
    memset(&tab[thresh], maxval, 256-thresh);

    for( i = 0; i < roi.height; i++ ) {
        const uchar* src = (const uchar*)(_src.data + _src.step*i);
        uchar* dst = (uchar*)(_dst.data + _dst.step*i);
        j = 0;

        for(; j <= roi.width; ++j) {
            dst[j] = tab[src[j]];
        }
    }
}

Answer 1

如果你能确保你的行宽总是16字节的倍数，这实际上是相当简单的，因为编译器(clang)有表示霓虹灯向量寄存器的特殊类型，并且知道如何对它们应用普通的C运算符。下面是我的小测试函数：

#ifdef __ARM_NEON__

#include <arm_neon.h>

void computeThreshold(void *input, void *output, int count, uint8_t threshold, uint8_t highValue) {
    uint8x16_t thresholdVector = vdupq_n_u8(threshold);
    uint8x16_t highValueVector = vdupq_n_u8(highValue);
    uint8x16_t *__restrict inputVector = (uint8x16_t *)input;
    uint8x16_t *__restrict outputVector = (uint8x16_t *)output;
    for ( ; count > 0; count -= 16, ++inputVector, ++outputVector) {
        *outputVector = (*inputVector > thresholdVector) & highValueVector;
    }
}

#endif

它一次操作16个字节。uint8x16_t是一个包含16个8位无符号整数的向量寄存器。vdupq_n_u8返回一个向量uint8x16_t，其中填充了16个参数副本。

应用于两个uint8x16_t值的>运算符在成对的8位无符号整数之间执行16次比较。当左边的输入大于右边的输入时，它返回0xff (这与普通的C >不同，后者只返回0x01)。如果左输入小于或等于右输入，则返回0。(它编译成VCGT.U8指令。)

应用于两个uint8x16_t值的&运算符计算128对比特的布尔与。

在发布版本中，循环编译为：

0x6e668:  vldmia r2, {d4, d5}
0x6e66c:  subs   r0, #16
0x6e66e:  vcgt.u8 q10, q10, q8
0x6e672:  adds   r2, #16
0x6e674:  cmp    r0, #0
0x6e676:  vand   q10, q10, q9
0x6e67a:  vstmia r1, {d4, d5}
0x6e67e:  add.w  r1, r1, #16
0x6e682:  bgt    0x6e668