通过GPU计算直方图

在OpenGL的绘制过程中,如果某一时候需要计算图片的直方图信息,
直接方案就是把图片信息glReadPixels到CPU,然后计算结果回传到GPU.
不过因为CPU与GPU的大量数据传输会比较耗时,所以这不是太好的方案。(此方案的一个优化点是可以缩小纹理尺寸下采样后再glReadPixels)

GPU方案的话

  • OpenGL ES 3.x方案
  1. 使用Computer Shader。
    参考:Metal图像处理——直方图均衡化

  2. 结合occlusion queries和depth-buffer来计算直方图
    occlusion queries其实也是把查询结果从GPU传到CPU, 也有一点耗时,不过只需要传一个结果值,比glReadPixels这样的大量数据传输快多了。参考:
    Efficient Computation of Histograms on the GPU

  • OpenGL ES 2.x方案
  1. 利用点精灵和Vertex Texture Fetch:
    包含n个像素的图片,可以利用n个点精灵在顶点着色器获取像素的颜色和灰度值(vertex texture fetch ),
    然后绘制到代表对应灰度值的位置上,然后就可以利用高精度的gl_Blend操作,根据此位置最终的像素值,获取此灰度值的频率:

a. Efficient Histogram Generation Using Scattering on GPUs
b. Image Processing Units on Ultra-low-cost Embedded Hardware: Algorithmic Optimizations for Real-time Performance
c. Vertex Texture Fetch 顶点纹理拾取

  1. 把图像分片处理,获取每一片区的直方图(并行运算),得到各个Tile. 然后使用二分迭代的方案把各个Tile的直方图信息整合。每次迭代,Tile集合对应的Texture的长宽都为原来的0.5。所以整合直方图信息需Log N次迭代,N为Tile的数目。有一定的计算量,只适用于图片小的情况,并且原图要先转化为2次幂纹理。
    GPU histogram computation
    整合数据迭代的方法(Texture Reduce):
    Linear Algebra Operators
    for GPU Implementation of Numerical Algorithms

    备注:感觉此方法在大多数场景比方法1更耗性能。还要求使用2次幂纹理。
    最后直方图信息整合的时候,论文里是迭代LogN次的RenderPass, 也就是 texture reduction
    pass。感觉直接一次性相加也是可以的~

OpenGL ES 2.x方案的方案1的第一步,因为怕某个灰度值的累加超过255导致数值溢出,
也不能把1024 * 1024这样的大图缩放到16*16的尺寸.而用多个通道表示累加值也比较麻烦,并且用几个通道对应一个灰度值会需要动态计算。最后选择分片处理计算直方图信息(Local Histogram Bin)。
后续因为感觉不是很适合项目,项目里会需要把直方图的某几个特征作为uniform信息传到后面渲染流程的shader里,也就是最后还是会需要ReadPixel, 这样和第一步就ReadPixel的方案,效率差别不大了,就没有继续研究。

备注:
上述各种方法,如需要遍历纹理像素,可以选择合适的遍历顺序来提高GPU缓存命中率:如何打造一个高性能的前端智能推理引擎

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 158,425评论 4 361
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 67,058评论 1 291
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 108,186评论 0 243
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 43,848评论 0 204
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 52,249评论 3 286
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 40,554评论 1 216
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 31,830评论 2 312
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 30,536评论 0 197
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 34,239评论 1 241
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 30,505评论 2 244
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 32,004评论 1 258
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 28,346评论 2 253
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 32,999评论 3 235
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 26,060评论 0 8
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 26,821评论 0 194
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 35,574评论 2 271
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 35,480评论 2 267

推荐阅读更多精彩内容