morphology
authorKonstantin Matskevich <konstantin.matskevich@itseez.com>
Wed, 18 Dec 2013 05:37:57 +0000 (09:37 +0400)
committerKonstantin Matskevich <konstantin.matskevich@itseez.com>
Thu, 26 Dec 2013 05:55:17 +0000 (09:55 +0400)
modules/imgproc/src/morph.cpp
modules/imgproc/src/opencl/morph.cl [new file with mode: 0644]
modules/imgproc/test/ocl/test_filters.cpp

index 845e001..6be60dc 100644 (file)
@@ -43,6 +43,7 @@
 #include "precomp.hpp"
 #include <limits.h>
 #include <stdio.h>
+#include "opencl_kernels.hpp"
 
 /****************************************************************************************\
                      Basic Morphological Operations: Erosion & Dilation
@@ -1283,11 +1284,124 @@ static bool IPPMorphOp(int op, InputArray _src, OutputArray _dst,
 }
 #endif
 
+static const char* op2str[] = {"ERODE", "DILATE"};
+
+static bool ocl_morphology_op(InputArray _src, OutputArray _dst, InputArray _kernel, Size &ksize, const Point anchor, int iterations, int op)
+{
+    bool doubleSupport = ocl::Device::getDefault().doubleFPConfig() > 0;
+
+    if (_src.depth() == CV_64F && !doubleSupport)
+        return false;
+
+    UMat kernel8U;
+    _kernel.getUMat().convertTo(kernel8U, CV_8U);
+    UMat kernel = kernel8U.reshape(1, 1);
+
+    bool rectKernel = true;
+    for(int i = 0; i < kernel.rows * kernel.cols; ++i)
+        if(kernel.getMat(ACCESS_READ).at<uchar>(i) != 1)
+            rectKernel = false;
+
+    UMat src = _src.getUMat();
+
+#ifdef ANDROID
+    size_t localThreads[3] = {16, 8, 1};
+#else
+    size_t localThreads[3] = {16, 16, 1};
+#endif
+    size_t globalThreads[3] = {(src.cols + localThreads[0] - 1) / localThreads[0] *localThreads[0], (src.rows + localThreads[1] - 1) / localThreads[1] *localThreads[1], 1};
+
+    if(localThreads[0]*localThreads[1] * 2 < (localThreads[0] + ksize.width - 1) * (localThreads[1] + ksize.height - 1))
+        return false;
+
+    char s[64];
+
+    switch (src.type())
+    {
+    case CV_8UC1:
+        sprintf(s, "-D VAL=%s -D GENTYPE=uchar", (op==MORPH_ERODE) ? "255" : "0");
+        break;
+    case CV_8UC4:
+        sprintf(s, "-D VAL=%s -D GENTYPE=uchar4", (op==MORPH_ERODE) ? "255" : "0");
+        break;
+    case CV_32FC1:
+        sprintf(s, "-D VAL=%s -D GENTYPE=float", (op==MORPH_ERODE) ? "FLT_MAX" : "-FLT_MAX");
+        break;
+    case CV_32FC4:
+        sprintf(s, "-D VAL=%s -D GENTYPE=float4", (op==MORPH_ERODE) ? "FLT_MAX" : "-FLT_MAX");
+        break;
+    case CV_64FC1:
+        sprintf(s, "-D VAL=%s -D GENTYPE=double", (op==MORPH_ERODE) ? "DBL_MAX" : "-DBL_MAX");
+        break;
+    case CV_64FC4:
+        sprintf(s, "-D VAL=%s -D GENTYPE=double4", (op==MORPH_ERODE) ? "DBL_MAX" : "-DBL_MAX");
+        break;
+    default:
+        CV_Error(Error::StsUnsupportedFormat, "unsupported type");
+    }
+
+    char compile_option[128];
+    sprintf(compile_option, "-D RADIUSX=%d -D RADIUSY=%d -D LSIZE0=%d -D LSIZE1=%d -D %s %s %s %s",
+        anchor.x, anchor.y, (int)localThreads[0], (int)localThreads[1], op2str[op], doubleSupport?"-D DOUBLE_SUPPORT" :"", rectKernel?"-D RECTKERNEL":"", s);
+
+    ocl::Kernel k( "morph", ocl::imgproc::morph_oclsrc, compile_option);
+    if (k.empty())
+        return false;
+
+    _dst.create(src.size(), src.type());
+    UMat dst = _dst.getUMat();
+
+    for(int i = 0; i< iterations; i++)
+    {
+        UMat source;
+        Size wholesize;
+        Point ofs;
+        if( i == 0)
+            source = src;
+        else
+        {
+            int cols =  dst.cols, rows = dst.rows;
+            dst.locateROI(wholesize,ofs);
+            dst.adjustROI(ofs.y, wholesize.height - rows - ofs.y, ofs.x, wholesize.width - cols - ofs.x);
+            dst.copyTo(source);
+            dst.adjustROI(-ofs.y, -wholesize.height + rows + ofs.y, -ofs.x, -wholesize.width + cols + ofs.x);
+            source.adjustROI(-ofs.y, -wholesize.height + rows + ofs.y, -ofs.x, -wholesize.width + cols + ofs.x);
+        }
+
+        source.locateROI(wholesize, ofs);
+        int wholecols = wholesize.width, wholerows = wholesize.height;
+
+        int idxArg = 0;
+        idxArg = k.set(idxArg, ocl::KernelArg::PtrReadOnly(source));
+        idxArg = k.set(idxArg, ocl::KernelArg::PtrWriteOnly(dst));
+        idxArg = k.set(idxArg, (int)( (source.offset / source.elemSize())%(source.step / source.elemSize()) ) );
+        idxArg = k.set(idxArg, (int)( (source.offset / source.elemSize())/(source.step / source.elemSize()) ) );
+        idxArg = k.set(idxArg, source.cols);
+        idxArg = k.set(idxArg, source.rows);
+        idxArg = k.set(idxArg, (int)(source.step / source.elemSize()));
+        idxArg = k.set(idxArg, (int)(dst.step / dst.elemSize()));
+        idxArg = k.set(idxArg, ocl::KernelArg::PtrReadOnly(kernel));
+        idxArg = k.set(idxArg, wholecols);
+        idxArg = k.set(idxArg, wholerows);
+        idxArg = k.set(idxArg, (int)( dst.offset / dst.elemSize() ) );
+
+        if (!k.run(2, globalThreads, localThreads, true))
+            return false;
+    }
+    return true;
+}
+
 static void morphOp( int op, InputArray _src, OutputArray _dst,
                      InputArray _kernel,
                      Point anchor, int iterations,
                      int borderType, const Scalar& borderValue )
 {
+    bool useOpenCL = cv::ocl::useOpenCL() && _src.isUMat() && _src.size() == _dst.size() && _src.channels() == _dst.channels() &&
+        _src.dims()<=2 && (_src.channels() == 1 || _src.channels() == 4) && (anchor.x == -1) && (anchor.y == -1) &&
+        (_src.depth() == CV_8U || _src.depth() == CV_32F || _src.depth() == CV_64F ) &&
+        (borderType == cv::BORDER_CONSTANT) && (borderValue == morphologyDefaultBorderValue()) &&
+        (op == MORPH_ERODE || op == MORPH_DILATE);
+
     Mat kernel = _kernel.getMat();
     Size ksize = kernel.data ? kernel.size() : Size(3,3);
     anchor = normalizeAnchor(anchor, ksize);
@@ -1299,13 +1413,11 @@ static void morphOp( int op, InputArray _src, OutputArray _dst,
         return;
 #endif
 
-    Mat src = _src.getMat();
-
-    _dst.create( src.size(), src.type() );
-    Mat dst = _dst.getMat();
-
     if( iterations == 0 || kernel.rows*kernel.cols == 1 )
     {
+        Mat src = _src.getMat();
+        _dst.create( src.size(), src.type() );
+        Mat dst = _dst.getMat();
         src.copyTo(dst);
         return;
     }
@@ -1326,6 +1438,14 @@ static void morphOp( int op, InputArray _src, OutputArray _dst,
         iterations = 1;
     }
 
+    if (useOpenCL && ocl_morphology_op(_src, _dst, kernel, ksize, anchor, iterations, op) )
+        return;
+
+    Mat src = _src.getMat();
+
+    _dst.create( src.size(), src.type() );
+    Mat dst = _dst.getMat();
+
     int nStripes = 1;
 #if defined HAVE_TEGRA_OPTIMIZATION
     if (src.data != dst.data && iterations == 1 &&  //NOTE: threads are not used for inplace processing
@@ -1362,49 +1482,94 @@ void cv::dilate( InputArray src, OutputArray dst, InputArray kernel,
     morphOp( MORPH_DILATE, src, dst, kernel, anchor, iterations, borderType, borderValue );
 }
 
-
 void cv::morphologyEx( InputArray _src, OutputArray _dst, int op,
                        InputArray kernel, Point anchor, int iterations,
                        int borderType, const Scalar& borderValue )
 {
-    Mat src = _src.getMat(), temp;
-    _dst.create(src.size(), src.type());
-    Mat dst = _dst.getMat();
+    bool use_opencl = cv::ocl::useOpenCL() && _src.isUMat() && _src.size() == _dst.size() && _src.channels() == _dst.channels() &&
+        _src.dims()<=2 && (_src.channels() == 1 || _src.channels() == 4) && (anchor.x == -1) && (anchor.y == -1) &&
+        (_src.depth() == CV_8U || _src.depth() == CV_32F || _src.depth() == CV_64F ) &&
+        (borderType == cv::BORDER_CONSTANT) && (borderValue == morphologyDefaultBorderValue());
+
+    _dst.create(_src.size(), _src.type());
+    Mat src, dst, temp;
+    UMat usrc, udst, utemp;
 
     switch( op )
     {
     case MORPH_ERODE:
-        erode( src, dst, kernel, anchor, iterations, borderType, borderValue );
+        erode( _src, _dst, kernel, anchor, iterations, borderType, borderValue );
         break;
     case MORPH_DILATE:
-        dilate( src, dst, kernel, anchor, iterations, borderType, borderValue );
+        dilate( _src, _dst, kernel, anchor, iterations, borderType, borderValue );
         break;
     case MORPH_OPEN:
-        erode( src, dst, kernel, anchor, iterations, borderType, borderValue );
-        dilate( dst, dst, kernel, anchor, iterations, borderType, borderValue );
+        erode( _src, _dst, kernel, anchor, iterations, borderType, borderValue );
+        dilate( _dst, _dst, kernel, anchor, iterations, borderType, borderValue );
         break;
     case CV_MOP_CLOSE:
-        dilate( src, dst, kernel, anchor, iterations, borderType, borderValue );
-        erode( dst, dst, kernel, anchor, iterations, borderType, borderValue );
+        dilate( _src, _dst, kernel, anchor, iterations, borderType, borderValue );
+        erode( _dst, _dst, kernel, anchor, iterations, borderType, borderValue );
         break;
     case CV_MOP_GRADIENT:
-        erode( src, temp, kernel, anchor, iterations, borderType, borderValue );
-        dilate( src, dst, kernel, anchor, iterations, borderType, borderValue );
-        dst -= temp;
+        erode( _src, use_opencl ? (cv::OutputArray)utemp : (cv::OutputArray)temp, kernel, anchor, iterations, borderType, borderValue );
+        dilate( _src, _dst, kernel, anchor, iterations, borderType, borderValue );
+        if(use_opencl)
+        {
+            udst = _dst.getUMat();
+            subtract(udst, utemp, udst);
+        }
+        else
+        {
+            dst = _dst.getMat();
+            dst -= temp;
+        }
         break;
     case CV_MOP_TOPHAT:
-        if( src.data != dst.data )
-            temp = dst;
-        erode( src, temp, kernel, anchor, iterations, borderType, borderValue );
-        dilate( temp, temp, kernel, anchor, iterations, borderType, borderValue );
-        dst = src - temp;
+        if(use_opencl)
+        {
+            usrc = _src.getUMat();
+            udst = _dst.getUMat();
+            if( usrc.u != udst.u )
+                utemp = udst;
+        }
+        else
+        {
+            src = _src.getMat();
+            dst = _dst.getMat();
+            if( src.data != dst.data )
+                temp = dst;
+        }
+        erode( _src, use_opencl ? (cv::OutputArray)utemp : (cv::OutputArray)temp, kernel, anchor, iterations, borderType, borderValue );
+        dilate( use_opencl ? (cv::OutputArray)utemp : (cv::OutputArray)temp, use_opencl ? (cv::OutputArray)utemp : (cv::OutputArray)temp, kernel,
+            anchor, iterations, borderType, borderValue );
+        if(use_opencl)
+            subtract(usrc, utemp, udst);
+        else
+            dst = src - temp;
         break;
     case CV_MOP_BLACKHAT:
-        if( src.data != dst.data )
-            temp = dst;
-        dilate( src, temp, kernel, anchor, iterations, borderType, borderValue );
-        erode( temp, temp, kernel, anchor, iterations, borderType, borderValue );
-        dst = temp - src;
+        if(use_opencl)
+        {
+            usrc = _src.getUMat();
+            udst = _dst.getUMat();
+            if( usrc.u != udst.u )
+                utemp = udst;
+        }
+        else
+        {
+            src = _src.getMat();
+            dst = _dst.getMat();
+            if( src.data != dst.data )
+                temp = dst;
+        }
+        dilate( _src, use_opencl ? (cv::OutputArray)utemp : (cv::OutputArray)temp, kernel, anchor, iterations, borderType, borderValue );
+        erode( use_opencl ? (cv::OutputArray)utemp : (cv::OutputArray)temp, use_opencl ? (cv::OutputArray)utemp : (cv::OutputArray)temp, kernel,
+            anchor, iterations, borderType, borderValue );
+        if(use_opencl)
+            subtract(utemp, usrc, udst);
+        else
+            dst = temp - src;
         break;
     default:
         CV_Error( CV_StsBadArg, "unknown morphological operation" );
diff --git a/modules/imgproc/src/opencl/morph.cl b/modules/imgproc/src/opencl/morph.cl
new file mode 100644 (file)
index 0000000..69257ac
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,125 @@
+//                           License Agreement
+//                For Open Source Computer Vision Library
+//
+// Copyright (C) 2010-2012, Institute Of Software Chinese Academy Of Science, all rights reserved.
+// Copyright (C) 2010-2012, Advanced Micro Devices, Inc., all rights reserved.
+// Third party copyrights are property of their respective owners.
+//
+// @Authors
+//    Niko Li, newlife20080214@gmail.com
+//    Zero Lin, zero.lin@amd.com
+//    Yao Wang, bitwangyaoyao@gmail.com
+// Redistribution and use in source and binary forms, with or without modification,
+// are permitted provided that the following conditions are met:
+//
+//   * Redistribution's of source code must retain the above copyright notice,
+//     this list of conditions and the following disclaimer.
+//
+//   * Redistribution's in binary form must reproduce the above copyright notice,
+//     this list of conditions and the following disclaimer in the documentation
+//     and/or other materials provided with the distribution.
+//
+//   * The name of the copyright holders may not be used to endorse or promote products
+//     derived from this software without specific prior written permission.
+//
+// This software is provided by the copyright holders and contributors as is and
+// any express or implied warranties, including, but not limited to, the implied
+// warranties of merchantability and fitness for a particular purpose are disclaimed.
+// In no event shall the Intel Corporation or contributors be liable for any direct,
+// indirect, incidental, special, exemplary, or consequential damages
+// (including, but not limited to, procurement of substitute goods or services;
+// loss of use, data, or profits; or business interruption) however caused
+// and on any theory of liability, whether in contract, strict liability,
+// or tort (including negligence or otherwise) arising in any way out of
+// the use of this software, even if advised of the possibility of such damage.
+//
+//
+
+#ifdef DOUBLE_SUPPORT
+#ifdef cl_amd_fp64
+#pragma OPENCL EXTENSION cl_amd_fp64:enable
+#elif defined (cl_khr_fp64)
+#pragma OPENCL EXTENSION cl_khr_fp64:enable
+#endif
+#endif
+
+#ifdef ERODE
+#define MORPH_OP(A,B) min((A),(B))
+#endif
+#ifdef DILATE
+#define MORPH_OP(A,B) max((A),(B))
+#endif
+//BORDER_CONSTANT:      iiiiii|abcdefgh|iiiiiii
+#define ELEM(i,l_edge,r_edge,elem1,elem2) (i)<(l_edge) | (i) >= (r_edge) ? (elem1) : (elem2)
+
+__kernel void morph(__global const GENTYPE * restrict src,
+                    __global GENTYPE *dst,
+                    int src_offset_x, int src_offset_y,
+                    int cols, int rows,
+                    int src_step_in_pixel, int dst_step_in_pixel,
+                    __constant uchar * mat_kernel,
+                    int src_whole_cols, int src_whole_rows,
+                    int dst_offset_in_pixel)
+{
+    int l_x = get_local_id(0);
+    int l_y = get_local_id(1);
+    int x = get_group_id(0)*LSIZE0;
+    int y = get_group_id(1)*LSIZE1;
+    int start_x = x+src_offset_x-RADIUSX;
+    int end_x = x + src_offset_x+LSIZE0+RADIUSX;
+    int width = end_x -(x+src_offset_x-RADIUSX)+1;
+    int start_y = y+src_offset_y-RADIUSY;
+    int point1 = mad24(l_y,LSIZE0,l_x);
+    int point2 = point1 + LSIZE0*LSIZE1;
+    int tl_x = point1 % width;
+    int tl_y = point1 / width;
+    int tl_x2 = point2 % width;
+    int tl_y2 = point2 / width;
+    int cur_x = start_x + tl_x;
+    int cur_y = start_y + tl_y;
+    int cur_x2 = start_x + tl_x2;
+    int cur_y2 = start_y + tl_y2;
+    int start_addr = mad24(cur_y,src_step_in_pixel,cur_x);
+    int start_addr2 = mad24(cur_y2,src_step_in_pixel,cur_x2);
+    GENTYPE temp0,temp1;
+    __local GENTYPE LDS_DAT[2*LSIZE1*LSIZE0];
+
+    int end_addr = mad24(src_whole_rows - 1,src_step_in_pixel,src_whole_cols);
+    //read pixels from src
+    start_addr = ((start_addr < end_addr) && (start_addr > 0)) ? start_addr : 0;
+    start_addr2 = ((start_addr2 < end_addr) && (start_addr2 > 0)) ? start_addr2 : 0;
+    temp0 = src[start_addr];
+    temp1 = src[start_addr2];
+    //judge if read out of boundary
+    temp0= ELEM(cur_x,0,src_whole_cols,(GENTYPE)VAL,temp0);
+    temp0= ELEM(cur_y,0,src_whole_rows,(GENTYPE)VAL,temp0);
+
+    temp1= ELEM(cur_x2,0,src_whole_cols,(GENTYPE)VAL,temp1);
+    temp1= ELEM(cur_y2,0,src_whole_rows,(GENTYPE)VAL,temp1);
+
+    LDS_DAT[point1] = temp0;
+    LDS_DAT[point2] = temp1;
+    barrier(CLK_LOCAL_MEM_FENCE);
+    GENTYPE res = (GENTYPE)VAL;
+    for(int i=0; i<2*RADIUSY+1; i++)
+        for(int j=0; j<2*RADIUSX+1; j++)
+        {
+            res =
+#ifndef RECTKERNEL
+                mat_kernel[i*(2*RADIUSX+1)+j] ?
+#endif
+                MORPH_OP(res,LDS_DAT[mad24(l_y+i,width,l_x+j)])
+#ifndef RECTKERNEL
+                :res
+#endif
+                ;
+        }
+    int gidx = get_global_id(0);
+    int gidy = get_global_id(1);
+    int out_addr = mad24(gidy,dst_step_in_pixel,gidx+dst_offset_in_pixel);
+    if(gidx<cols && gidy<rows)
+    {
+        dst[out_addr] = res;
+    }
+
+}
index 5953d80..fe16fe8 100644 (file)
@@ -229,6 +229,75 @@ OCL_TEST_P(GaussianBlurTest, Mat)
     }
 }
 
+/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
+// Erode
+
+typedef FilterTestBase Erode;
+
+OCL_TEST_P(Erode, Mat)
+{
+    Size kernelSize(ksize, ksize);
+    int iterations = (int)param;
+
+    for (int j = 0; j < test_loop_times; j++)
+    {
+        random_roi();
+        Mat kernel = randomMat(kernelSize, CV_8UC1, 0, 3);
+
+        OCL_OFF(cv::erode(src_roi, dst_roi, kernel, Point(-1,-1), iterations) );
+        OCL_ON(cv::erode(usrc_roi, udst_roi, kernel, Point(-1,-1), iterations) );
+
+        Near();
+    }
+}
+
+/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
+// Dilate
+
+typedef FilterTestBase Dilate;
+
+OCL_TEST_P(Dilate, Mat)
+{
+    Size kernelSize(ksize, ksize);
+    int iterations = (int)param;
+
+    for (int j = 0; j < test_loop_times; j++)
+    {
+        random_roi();
+        Mat kernel = randomMat(kernelSize, CV_8UC1, 0, 3);
+
+        OCL_OFF(cv::dilate(src_roi, dst_roi, kernel, Point(-1,-1), iterations) );
+        OCL_ON(cv::dilate(usrc_roi, udst_roi, kernel, Point(-1,-1), iterations) );
+
+        Near();
+    }
+}
+
+/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
+// MorphologyEx
+
+typedef FilterTestBase MorphologyEx;
+
+OCL_TEST_P(MorphologyEx, Mat)
+{
+    Size kernelSize(ksize, ksize);
+    int iterations = (int)param;
+    int op = size.height;
+
+    for (int j = 0; j < test_loop_times; j++)
+    {
+        random_roi();
+        Mat kernel = randomMat(kernelSize, CV_8UC1, 0, 3);
+
+        OCL_OFF(cv::morphologyEx(src_roi, dst_roi, op, kernel, Point(-1,-1), iterations) );
+        OCL_ON(cv::morphologyEx(usrc_roi, udst_roi, op, kernel, Point(-1,-1), iterations) );
+
+        Near();
+    }
+}
+
+
+
 //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 
 #define FILTER_BORDER_SET_NO_ISOLATED \
@@ -285,6 +354,31 @@ OCL_INSTANTIATE_TEST_CASE_P(Filter, GaussianBlurTest, Combine(
                             Values(0.0), // not used
                             Bool()));
 
+OCL_INSTANTIATE_TEST_CASE_P(Filter, Erode, Combine(
+                            Values(CV_8UC1, CV_8UC4, CV_32FC1, CV_32FC4, CV_64FC1, CV_64FC4),
+                            Values(3, 5, 7),
+                            Values(Size(0,0)),//not used
+                            Values((BorderType)BORDER_CONSTANT),//not used
+                            Values(1.0, 2.0, 3.0),
+                            Bool() ) );
+
+OCL_INSTANTIATE_TEST_CASE_P(Filter, Dilate, Combine(
+                            Values(CV_8UC1, CV_8UC4, CV_32FC1, CV_32FC4, CV_64FC1, CV_64FC4),
+                            Values(3, 5, 7),
+                            Values(Size(0,0)),//not used
+                            Values((BorderType)BORDER_CONSTANT),//not used
+                            Values(1.0, 2.0, 3.0),
+                            Bool() ) );
+
+OCL_INSTANTIATE_TEST_CASE_P(Filter, MorphologyEx, Combine(
+                            Values(CV_8UC1, CV_8UC4, CV_32FC1, CV_32FC4, CV_64FC1, CV_64FC4),
+                            Values(3, 5, 7),
+                            Values(Size(0,0), Size(0,1), Size(0,2), Size(0,3), Size(0,4), Size(0,5),Size(0,6)),//uses as generator of operations
+                            Values((BorderType)BORDER_CONSTANT),//not used
+                            Values(1.0, 2.0, 3.0),
+                            Bool() ) );
+
+
 } } // namespace cvtest::ocl
 
 #endif // HAVE_OPENCL