OpenCV FAST 角点检测 SSE 实现演练

Question

有人可以帮助我了解 OpenCV 中 FAST 角点检测的 SSE 实现吗？我了解算法，但不了解实现。有人可以帮我看一下代码吗？

代码很长，先谢谢了。

我使用的是 OpenCV 2.4.11，代码如下：

__m128i delta = _mm_set1_epi8(-128);
__m128i t = _mm_set1_epi8((char)threshold);
__m128i m0, m1;
__m128i v0 = _mm_loadu_si128((const __m128i*)ptr);

我觉得下面跟阈值检查有关系，但是不能理解delta

的使用

__m128i v1 = _mm_xor_si128(_mm_subs_epu8(v0, t), delta);
v0 = _mm_xor_si128(_mm_adds_epu8(v0, t), delta);

现在它检查相邻的 4 个像素，但是再次，delta 有什么用？

__m128i x0 = _mm_sub_epi8(_mm_loadu_si128((const __m128i*)(ptr + pixel[0])), delta);
__m128i x1 = _mm_sub_epi8(_mm_loadu_si128((const __m128i*)(ptr + pixel[4])), delta);
__m128i x2 = _mm_sub_epi8(_mm_loadu_si128((const __m128i*)(ptr + pixel[8])), delta);
__m128i x3 = _mm_sub_epi8(_mm_loadu_si128((const __m128i*)(ptr + pixel[12])), delta);
m0 = _mm_and_si128(_mm_cmpgt_epi8(x0, v0), _mm_cmpgt_epi8(x1, v0));
m1 = _mm_and_si128(_mm_cmpgt_epi8(v1, x0), _mm_cmpgt_epi8(v1, x1));
m0 = _mm_or_si128(m0, _mm_and_si128(_mm_cmpgt_epi8(x1, v0), _mm_cmpgt_epi8(x2, v0)));
m1 = _mm_or_si128(m1, _mm_and_si128(_mm_cmpgt_epi8(v1, x1), _mm_cmpgt_epi8(v1, x2)));
m0 = _mm_or_si128(m0, _mm_and_si128(_mm_cmpgt_epi8(x2, v0), _mm_cmpgt_epi8(x3, v0)));
m1 = _mm_or_si128(m1, _mm_and_si128(_mm_cmpgt_epi8(v1, x2), _mm_cmpgt_epi8(v1, x3)));
m0 = _mm_or_si128(m0, _mm_and_si128(_mm_cmpgt_epi8(x3, v0), _mm_cmpgt_epi8(x0, v0)));
m1 = _mm_or_si128(m1, _mm_and_si128(_mm_cmpgt_epi8(v1, x3), _mm_cmpgt_epi8(v1, x0)));
m0 = _mm_or_si128(m0, m1);

在这里它检查相邻像素的连续性。 （对吧？）

int mask = _mm_movemask_epi8(m0);
if( mask == 0 )
    continue;

这对我来说是另一个难题。为什么要向左移动 8 个字节？我假设 ma​​sk 告诉我角候选的位置，但为什么是 8 个字节？

if( (mask & 255) == 0 )
{
    j -= 8;
    ptr -= 8;
    continue;
}

此时我放弃了……

__m128i c0 = _mm_setzero_si128(), c1 = c0, max0 = c0, max1 = c0;
for( k = 0; k < N; k++ )
{
    __m128i x = _mm_xor_si128(_mm_loadu_si128((const __m128i*)(ptr + pixel[k])), delta);
    m0 = _mm_cmpgt_epi8(x, v0);
    m1 = _mm_cmpgt_epi8(v1, x);

    c0 = _mm_and_si128(_mm_sub_epi8(c0, m0), m0);
    c1 = _mm_and_si128(_mm_sub_epi8(c1, m1), m1);

    max0 = _mm_max_epu8(max0, c0);
    max1 = _mm_max_epu8(max1, c1);
}

max0 = _mm_max_epu8(max0, max1);
int m = _mm_movemask_epi8(_mm_cmpgt_epi8(max0, K16));

for( k = 0; m > 0 && k < 16; k++, m >>= 1 )
    if(m & 1)
    {
        cornerpos[ncorners++] = j+k;
        if(nonmax_suppression)
            curr[j+k] = (uchar)cornerScore<patternSize>(ptr+k, pixel, threshold);
    }

Answer 1

正如 harold 所说，delta 用于进行无符号比较。

让我们分步描述这个实现：

1. __m128i x0 = _mm_sub_epi8(_mm_loadu_si128((const __m128i*)(ptr + pixel[0])), delta); __m128i x1 = _mm_sub_epi8(_mm_loadu_si128((const __m128i*)(ptr + pixel[4])), delta); __m128i x2 = _mm_sub_epi8(_mm_loadu_si128((const __m128i*)(ptr + pixel[8])), delta); __m128i x3 = _mm_sub_epi8(_mm_loadu_si128((const __m128i*)(ptr + pixel[12])), delta); m0 = _mm_and_si128(_mm_cmpgt_epi8(x0, v0), _mm_cmpgt_epi8(x1, v0)); m1 = _mm_and_si128(_mm_cmpgt_epi8(v1, x0), _mm_cmpgt_epi8(v1, x1)); m0 = _mm_or_si128(m0, _mm_and_si128(_mm_cmpgt_epi8(x1, v0), _mm_cmpgt_epi8(x2, v0))); ......

这里不检查 4 个相邻像素。它检查 4 个点，例如，像这样：

1. 在这里，他们检查这 4 个点的“角条件”是否为真，因为如果不正确，则没有 8 个相邻像素满足“角条件”，因此它不是角像素。如果掩码为零，则意味着向量中的所有像素都不能是角点，因此我们向左移动 16 个像素。

int mask = _mm_movemask_epi8(m0);
if( mask == 0 )
    continue;

1. 如果掩码不为零，但前 8 个像素的“角条件”不正确，则它们仅向左移动 8 个像素，以便在下一次迭代时检查剩余像素。

if( (mask & 255) == 0 )
{
    j -= 8;
    ptr -= 8;
    continue;
}

4. 最后一步。在这里，他们计算大于x + threshold 到c0 计数器和小于x - threshold 到c1 计数器的相邻像素数。

这里为这种情况生成掩码：

__m128i x = _mm_xor_si128(_mm_loadu_si128((const __m128i*)(ptr + pixel[k])), delta);
m0 = _mm_cmpgt_epi8(x, v0);
m1 = _mm_cmpgt_epi8(v1, x);

请注意，如果向量元素的条件为真，则其值设置为 0xFF 或 -1，因为我们将他视为有符号字符。

c0 = _mm_and_si128(_mm_sub_epi8(c0, m0), m0); 
c1 = _mm_and_si128(_mm_sub_epi8(c1, m1), m1);

如果掩码的元素为 -1，则由于减法，它会累积到 c0 或 c1 计数器（例如 c0 - (-1)）。但如果它等于零，它们会将计数器重置为零 (_mm_and_si128)。

比他们需要存储的计数器的最大值：

max0 = _mm_max_epu8(max0, c0);
max1 = _mm_max_epu8(max1, c1);

因此它们存储满足“角条件”的最大相邻像素数。

在这里，它们确定哪些像素实际上是角，哪些不是：

max0 = _mm_max_epu8(max0, max1);
int m = _mm_movemask_epi8(_mm_cmpgt_epi8(max0, K16));

for( k = 0; m > 0 && k < 16; k++, m >>= 1 )
    if(m & 1)
    {
        cornerpos[ncorners++] = j+k;
        if(nonmax_suppression)
            curr[j+k] = (uchar)cornerScore<patternSize>(ptr+k, pixel, threshold);
    }

我希望它会有所帮助。对不起，我的英语不好。

Answer 2

delta 是一个仅设置符号位的掩码。他们使用它是因为他们想要比较大于无符号，但只有一个有符号比较。

添加 128（或减去它，因为 -128 == 128）并对其进行异或运算（如果您使用字节），因为

a + b == (a ^ b) + ((a & b) << 1)

如果b 仅设置了最高位，则((a & b) << 1) 项必须为零（a & b 可以设置最高位，但已移出）。

然后您可以在下图中看到，减去 128“移位”整个范围，这样有符号比较将给出与原始范围的无符号比较相同的结果。

         |0 ... 127 ... 255|  unsigned
|-128 ... 0 ... 127|          signed

其他的我不知道，希望其他人能回答。