前往小程序,Get更优阅读体验!
立即前往
首页
学习
活动
专区
工具
TVP
发布
社区首页 >专栏 >关于图像的二维卷积各种版本的实现(C++,Cuda和mex)

关于图像的二维卷积各种版本的实现(C++,Cuda和mex)

作者头像
深度学习思考者
发布2018-01-02 20:45:36
2.9K0
发布2018-01-02 20:45:36
举报
文章被收录于专栏:深度学习思考者

  卷积的相关知识本文不再描述,网上大把的资源,本文给出二维卷积的各种版本的实现。

C++版本

  首先是最常用的C++版本的卷积实现,代码如下:

代码语言:javascript
复制
void Conv2(int** filter, int** arr, int** res, int filterW, int filterH, int arrW, int arrH)  
{  
    int temp;  

    for (int i=0; i<filterH+arrH-1; i++)  
    {  
        for (int j=0; j<filterW+arrW-1; j++)  
        {  
            temp = 0;  
            for (int m=0; m<filterH; m++)  
            {  
                for (int n=0; n<filterW; n++)  
                {  
                    if ((i-m)>=0 && (i-m)<arrH && (j-n)>=0 && (j-n)<arrW)  
                    {  
                        temp += filter[m][n]*arr[i-m][j-n];  
                    }  
                }  
            }  
            res[i][j] = temp;  
        }  
    }  
} 

Matlab版本

代码语言:javascript
复制
quarters = single(imread('eight.tif'));
kernel = single([1 2 1; 0 0 0; -1 -2 -1]);
imagesc(quarters);
colormap(gray);

H = conv2(quarters, kernel, 'same');
imagesc(H);
colormap(gray);

Mex版本

  如何编写mex这里就不再描述了,直接上代码:

代码语言:javascript
复制
#include "mex.h"

void conv2Mex(float* src, float* dst, int numRows, int numCols, float* kernel)
{
    int boundCol = numCols - 1;
    int boundRow = numRows - 1;

    for (int c = 1; c < boundCol; c++)
    {
        for (int r = 1; r < boundRow - 1; r++)
        {
            int dstIndex = c * numRows + r;
            int kerIndex = 8;
            for (int kc = -1; kc < 2; kc++)
            {
                int srcIndex = (c + kc) * numRows + r;
                for (int kr = -1; kr < 2; kr++)
                    dst[dstIndex] += kernel[kerIndex--] * src[srcIndex + kr];
            }
        }
    }
}

void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, mxArray *prhs[])
{
    if (nrhs != 2)
        mexErrMsgTxt("Invaid number of input arguments");

    if (nlhs != 1)
        mexErrMsgTxt("Invalid number of outputs");

    if (!mxIsSingle(prhs[0]) && !mxIsSingle(prhs[1]))
        mexErrMsgTxt("input image and kernel type must be single");

    float* image = (float*)mxGetData(prhs[0]);
    float* kernel = (float*)mxGetData(prhs[1]);

    int numRows = mxGetM(prhs[0]);
    int numCols = mxGetN(prhs[0]);
    int numKRows = mxGetM(prhs[1]);
    int numKCols = mxGetN(prhs[1]);

    if (numKRows != 3 || numKCols != 3)
        mexErrMsgTxt("Invalid kernel size. It must be 3x3");

    plhs[0] = mxCreateNumericMatrix(numRows, numCols, mxSINGLE_CLASS, mxREAL);
    float* out = (float*)mxGetData(plhs[0]);

    conv2Mex(image, out, numRows, numCols, kernel);
}

Cuda版本

代码语言:javascript
复制
#ifndef __CONV2D3X3_H__
#define __CONV2D3X3_H__

extern void conv2Mex(float* in, float* out, int numRows, int numCols, float* kernel);

#endif // __CONV2D3X3_H__
#include "conv2Mex.h"

__global__ void conv2MexCuda(float* src,
                             float* dst,
                             int numRows,
                             int numCols,
                             float* kernel)
{
    int row = blockIdx.x;
    if (row < 1 || row > numRows - 1)
        return;

    int col = blockIdx.y;
    if (col < 1 || col > numCols - 1)
        return;

    int dstIndex = col * numRows + row;
    dst[dstIndex] = 0;
    int kerIndex = 3 * 3 - 1;
    for (int kc = -1; kc < 2; kc++)
    {
        int srcIndex = (col + kc) * numRows + row;
        for (int kr = -1; kr < 2; kr++)
        {
            dst[dstIndex] += kernel[kerIndex--] * src[srcIndex + kr];
        }
    }
}

void conv2Mex(float* src, float* dst, int numRows, int numCols, float* ker)
{
    int totalPixels = numRows * numCols;
    float *deviceSrc, *deviceKer, *deviceDst;

    cudaMalloc(&deviceSrc, sizeof(float) * totalPixels);
    cudaMalloc(&deviceDst, sizeof(float) * totalPixels);
    cudaMalloc(&deviceKer, sizeof(float) * 3 * 3);

    cudaMemcpy(deviceSrc, src, sizeof(float) * totalPixels, cudaMemcpyHostToDevice);
    cudaMemcpy(deviceKer, ker, sizeof(float) * 3 * 3, cudaMemcpyHostToDevice);
    cudaMemset(deviceDst, 0, sizeof(float) * totalPixels);

    dim3 gridSize(numRows, numCols);
    conv2MexCuda<<<gridSize, 1>>>(deviceSrc, deviceDst, numRows, numCols, deviceKer);

    cudaMemcpy(dst, deviceDst, sizeof(float) * totalPixels, cudaMemcpyDeviceToHost);

    cudaFree(deviceSrc);
    cudaFree(deviceDst);
    cudaFree(deviceKer);
}
本文参与 腾讯云自媒体同步曝光计划,分享自作者个人站点/博客。
原始发表:2017年03月14日,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

本文分享自 作者个人站点/博客 前往查看

如有侵权,请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。

本文参与 腾讯云自媒体同步曝光计划  ,欢迎热爱写作的你一起参与!

评论
登录后参与评论
0 条评论
热度
最新
推荐阅读
目录
  • C++版本
  • Matlab版本
  • Mex版本
  • Cuda版本
领券
问题归档专栏文章快讯文章归档关键词归档开发者手册归档开发者手册 Section 归档