DSP 的 CV 算子調(diào)用

DSP 是 征程 5 上的數(shù)字信號處理器，專用于處理視覺、圖像等信息。在 OE 包的 ddk/samples/vdsp_rpc_sample 路徑下，提供了 DSP 使用示例，包括 nn 和 CV 兩部分。

nn 示例涵蓋了深度學(xué)習(xí)模型的相關(guān)算子，包括量化、反量化、Softmax 和雷達(dá)點(diǎn)云預(yù)處理；CV 示例展示了如何調(diào)用地平線基于 DSP 封裝的圖像處理算子，目前已支持 25 個，并且仍在持續(xù)擴(kuò)充當(dāng)中。

在正式閱讀前，希望您已經(jīng)對 DSP 的軟硬件特點(diǎn)、編程思路和板端運(yùn)行方法有基本的了解，關(guān)于這方面的內(nèi)容可以閱讀原文跳轉(zhuǎn)社區(qū)搜索文章《DSP 開發(fā)快速上手》。

截止 J5 OE v1.1.62，DSP 已經(jīng)支持了 25 個 CV 算子：

CV 算子相關(guān)的數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、配置參數(shù)、圖片約束等信息，可以查看 征程 5 工具鏈?zhǔn)謨缘摹禗SP 運(yùn)行時 API 手冊》。我們正在持續(xù)擴(kuò)充 DSP 支持的 CV 算子數(shù)量，同時也在讓已有的 CV 算子能支持更多的輸入數(shù)據(jù)類型。

OE 包的 ddk/samples/vdsp_rpc_sample 目錄包含了大量的 CV 示例，文件結(jié)構(gòu)如下：

+---vdsp_rpc_sample
│── arm                                          # arm側(cè)
│   ├── cv
│   │   ├── build_arm.sh                         # arm側(cè)構(gòu)建腳本
│   │   ├── CMakeLists.txt
│   │   ├── main.cc                              # main函數(shù)
│   │   └── src                                  # cv算子示例源文件目錄
│   └── nn
├── dsp
│   ├── build_dsp.sh                             # dsp側(cè)構(gòu)建腳本
│   ├── CMakeLists.txt
│   ├── src                                      # dsp算子實(shí)現(xiàn)目錄
│   └── main.cc                                  # 編譯dsp鏡像的源碼
├── script
│   ├── cv
│   │   ├── run_cv_test.sh                       # 運(yùn)行示例腳本
│   │   ├── bin                                  # 可執(zhí)行程序目錄
│   │   └── data                                 # 圖像目錄
│   ├── nn
│   ├── image
│   └── lib
├── deps
└── README.md

• arm：arm 側(cè)示例，封裝了常用 api，主要負(fù)責(zé)發(fā)起 RPC 調(diào)用，接收 dsp 處理結(jié)果。

• 
  

• cv：cv 示例，包含了圖片處理的 cv 算子示例。

• nn：nn 示例，包含 quantize 和 dequantize api，自定義算子 softmax 以及 pointpillar 前處理。

• dsp：dsp 側(cè)示例，實(shí)現(xiàn)了 dsp 算子功能，主要負(fù)責(zé)接收 arm 側(cè)發(fā)來的任務(wù)，完成 softmax 等算子的計算，將結(jié)果發(fā)送給 arm。

• 
  

• src：包含 quantize 和 dequantize api，以及自定義算子 softmax 以及 pointpillar 前處理的 dsp 側(cè)實(shí)現(xiàn)。

• script：示例的生成文件及腳本目錄。

• 
  

• cv：包含 cv 示例的可執(zhí)行文件、輸入數(shù)據(jù)及執(zhí)行腳本。

• nn：包含 nn 示例的可執(zhí)行文件、輸入數(shù)據(jù)、模型及執(zhí)行腳本。

• image: DSP 鏡像目錄。

• lib: 可執(zhí)行程序的依賴庫目錄。

• deps：所有示例的依賴文件目錄。

• 
  

• aarch64：arm 側(cè)的依賴目錄。

• vdsp：dsp 側(cè)的依賴目錄。

  
  

+---arm/cv
    ├── CMakeLists.txt
    ├── build_arm.sh
    ├── main.cc
    └── src
        ├── common.h
        ├── img_util.cc
        ├── img_util.h
        ├── test_bilateral_filter.cc
        ├── test_box_filter.cc
        ├── test_canny.cc
        ├── test_corner_harris.cc
        ├── test_cvt_color.cc
        ├── test_dilate.cc
        ├── test_equalize_hist.cc
        ├── test_erode.cc
        ├── test_filter2D.cc
        ├── test_flip.cc
        ├── test_gaussian_blur.cc
        ├── test_integral.cc
        ├── test_median_blur.cc
        ├── test_pyr_down.cc
        ├── test_pyr_up.cc
        ├── test_remap.cc
        ├── test_resize.cc
        ├── test_roi_resize.cc
        ├── test_rotate.cc
        ├── test_sep_filter2D.cc
        ├── test_sobel.cc
        ├── test_threshold.cc
        ├── test_transpose.cc
        ├── test_warp_affine.cc
        └── test_warp_perspective.cc

在 arm/cv/src 文件夾內(nèi)，包含了當(dāng)前的 25 個 CV 算子在 ARM 側(cè)調(diào)用的示例，這些示例以 test_開頭，其余的 common.h、img_util.cc、img_util.h 是示例運(yùn)行的必備組件。

CV 文件夾的 main.cc 集成了調(diào)用 25 個 CV 算子的完整功能，CMakeLists.txt 是編譯必備的配置文件，執(zhí)行 build_arm.sh 后，即可編譯出可上板運(yùn)行的可執(zhí)行文件即相關(guān)依賴，這些生成的文件會自動存放進(jìn) script 目錄中。我們已提供了編譯好的上述文件，無需用戶重復(fù)編譯。

├── deps
|   ├── aarch64
|   └── vdsp   
└── dsp
    ├── CMakeLists.txt
    ├── build_dsp.sh
    ├── main.cc
    └── src

CV 算子的 DSP 實(shí)現(xiàn)源碼是非開源的，地平線封裝成了 .a 文件以庫的形式提供，存放在 deps/vdsp 相關(guān)目錄下。dsp 目錄下的 src 文件夾只包含 NN 算子的實(shí)現(xiàn)源碼。main.cc 主要用于注冊編寫的 DSP 算子，CMakeLists.txt 是編譯必備的配置文件，執(zhí)行 build_dsp.sh 后，即可編譯出可以在板端配置的 vdsp0 和 vdsp1 鏡像，這兩個鏡像文件還會自動存放進(jìn) script/image 目錄中。我們提供了已經(jīng)編譯好的鏡像文件，無需用戶重復(fù)編譯。

由于 ARM 側(cè)和 DSP 側(cè)所有需要編譯的文件都已經(jīng)包括在了 OE 包當(dāng)中，因此用戶可以跳過編譯這一步，直接將 script 文件夾復(fù)制到 征程 5 開發(fā)板上的可寫路徑下，如/userdata 目錄。

此時我們可以編寫一個 deploy.sh 腳本并執(zhí)行，用于在 征程 5 開發(fā)板上部署 DSP 鏡像：

echo stop > /sys/class/remoteproc/remoteproc1/state
echo stop > /sys/class/remoteproc/remoteproc2/state
echo -n "/userdata/script/image" > /sys/module/firmware_class/parameters/path
echo vdsp0 > /sys/class/remoteproc/remoteproc1/firmware
echo vdsp1 > /sys/class/remoteproc/remoteproc2/firmware
echo start > /sys/class/remoteproc/remoteproc1/state
echo start > /sys/class/remoteproc/remoteproc2/state

之后執(zhí)行以下命令，給予 dsp_relay_server 和 test_cv 文件可執(zhí)行權(quán)限：

chmod 777 /userdata/script/lib/dsp_relay_server
chmod 777 /userdata/script/cv/bin/test_cv

最后進(jìn)入 script/cv 文件夾，執(zhí)行以下命令即可運(yùn)行全部 25 個 CV 算子示例：

sh run_cv_test.sh

用戶也可以通過追加參數(shù)的形式指定需要執(zhí)行的算子，如：

sh run_cv_test.sh roiResize

可以通過在腳本中追加參數(shù) help 來顯示所有可執(zhí)行算子。

以 roiResize 為例，該算子的執(zhí)行結(jié)果如下圖所示：

此時，在/userdata/script/cv/目錄下會生成一個 output 文件夾，保存了圖像處理結(jié)果，roiResize 算子的輸出文件名為 roi_resize_output.480x380.yuv，原始輸入圖像為/userdata/script/cv/data/500x480.lena.yuv。

我們可以使用 YUV 可視化工具 YUView 查看圖片的處理效果，該工具的下載地址為：https://github.com/IENT/YUView/releases

原始數(shù)據(jù)和處理結(jié)果的可視化效果圖如下所示：

關(guān)于 RoiResize 算子的執(zhí)行過程分析，以及詳細(xì)的 ARM 側(cè)調(diào)用代碼解讀，可以參考社區(qū)文章《在 J5 上使用 DSP 進(jìn)行 RoiResize》。