面向FT-M7002的Sobel边缘检测算法优化实现
来源：计算机工程杂志2022年第6期北京时间：
作者：范明亮, 郭子涵, 柴晓楠, 商建东
单位：1. 郑州大学 信息工程学院, 郑州 450001;2. 国家超级计算郑州中心, 郑州 450001
摘要：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。
关键词：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
基金资助：国家重点研发计划子课题“全球对地观测成果管理及共享服务系统关键技术研究”（2018YFB0505000）。
