线程会影响 Raspberry Pi 上的图像处理性能吗？

Question

我从事一个关于自动驾驶汽车的项目。在这个项目中，使用 C++ 中的 Opencv 4.0 在 Raspberry Pi（模型 3B）上进行实时视频处理。车辆前部还有一个距离传感器，可以与偶然的障碍物保持距离。任务是在 1 米内有障碍物时停车。

为了实现这个任务，我想在我的编程结构中使用线程。我将图像处理设计为主线程，将距离传感器测量设计为副线程。我担心的是这种结构是否会影响图像处理速度。你有什么主意吗？另外我想知道主线程是否使用Raspberry Pi的4核？如果是这样，是否将线程引入结构拆分核心，3 用于图像处理，1 用于距离传感器测量？

我对此感到困惑。我脑子里的设计可以看下面的sn-p（注意主线程无限循环）：

int measuredDistance;
int distanceThreshold = 1; // 1 meter

void * sensor_thread(void * threadid) {
   // measure distance
   // update measuredDistance 
}

int main () {
   while(1){
      // do image processing
      if (measuredDistance < distanceThreshold)
         stopTheCar();
   }
}

Answer 1

首先，您必须手头有一个问题，可以将其拆分为子问题。图像处理就是这样一个问题。对你有好处，你可以考虑拆分你的问题。

您的系统是否能够一次执行超过 1 个线程 - 多核、多线程或超线程或其他任何方式。如果我理解正确，您的 Pi 一次最多可以处理 4 个线程。这很好，您已经准备好使用多线程程序了。

回答您的问题：主线程是否使用所有 4 个内核？基本上没有，主线程只有一个线程，运行在一个核心上。您的测量线程将在另一个内核上运行。

因此，您希望将图像处理拆分为线程。当您将图像处理放入主线程之外的一个额外线程时，您几乎看不到任何改进。您必须将图像拆分为多个部分并将它们放入至少两个线程中。我会建议一种通用方法，可以轻松更改线程数，因此您可以进行试验，最快的设置是什么。

简而言之，您不能指望我们给出明确的答复。这取决于您的实现和您的系统，它还需要做什么以及您的数据存储在哪里......等等等等......但是如果您阅读了一些好书并明智地选择如何实现您的图像处理，我希望性能有所提高。

如果您擅长估算，可以使用数学方法。这在LINK 中有更详细的解释。

并行化公式：

S(n) = 1/( (1-P) + P/n )

• S(n) 是理论加速比
• P 是算法中可以并行的部分
• n 是 CPU 线程数

这基本上是说，程序通过使用 n 个内核将看到的加速量取决于程序有多少是串行的（只能在单个 CPU 内核上运行）以及有多少是并行的（可以在多个 CPU 内核之间拆分）。