并行异构体系结构中Djamila Dekkiche引用此版本：Djamila Dekkiche。并行异构体系结构中ADAS应用程序的编程方法。计算机视觉和模式识别[cs.CV]巴黎萨克雷大学（COmUE），2017年。英语。NNT：2017年SACLS388。电话：02061977HAL ID：电话：02061977https://theses.hal.science/tel-02061977提交日期：2019年HAL是一个多学科的开放存取档案馆，用于存放和传播科学研究论文，无论它们是否被公开。论文可以来自法国或国外的教学和研究机构，也可以来自公共或私人研究中心。L’archive ouverte pluridisciplinaire（三）：（四）？你的意思是什么？你的意思是什么？你的意思是什么？PrsR？R？？❯♥✐✈❡rs✐t? P r s▲❛❜♦r❛t♦✐r❡ ❞❡s ❙②st❡♠s ❡t ❆♣♣❧✐❝❛t✐♦♥s ❞❡s ❚❡❝❤♥♦❧♦❣✐❡s ❞❡ ❧✬■♥❢♦r♠❛t✐♦♥ ❡t ❞❡❧✬❊♥❡r❣✐❡第580章：你是谁？❙❝✐❡♥❝❡s ❡t ❚❡❝❤♥♦❧♦❣✐❡s ❞❡ ❧✬■♥❢♦r♠❛t✐♦♥ ❡t ❞❡ ❧❛ ❈♦♠♠✉♥✐❝❛t✐♦♥❙♣?❝✐❛❧✐t? ❞❡ ❞♦❝t♦r❛t❚r❛✐t❡♠❡♥t ❞✉ s✐❣♥❛❧ ❡t ❞❡s ✐♠❛❣❡sr▼♠❡✳ ❉❥❛♠✐❧❛ ❉❊❑❑■❈❍❊你知道吗？你知道吗？你知道吗？❤❡t❡r♦❣❡♥❡♦✉s ❛r❝❤✐t❡❝t✉r❡s？是吗？是吗？这是什么意思？✧❉✐❣✐t❡♦▲❛❜s✱●✐❢✲s✉r✲❨✈❡tt❡✧✱❧❡✶✵◆♦✈❡♠❜r❡✷✵✶✼✳❈♦♠♣♦s✐t✐♦♥ ❞✉ ❏✉r②✿重新部署你的名字是什么？♦✐s❱❊❘❉■❊❘你是谁？你是谁？ ❞❡ ◆✐❝❡公关？我的意思是，我的意思是重新部署❱✐♥❝❡♥t ❋❘❊▼❖◆❚有什么问题吗？你在说什么？r❡♥❝❡s✱ ❯❚❈✱❈♦♠♣✐?❣♥❡✭❘❛♣♣♦rt❡✉r✮重新部署❉♦♠✐♥✐q✉❡ ❍❖❯❩❊❚PPPr✭❘❛♣♣♦rt❡✉r✮重新部署▼❛r❝ ❉❯❘❆◆❚❖◆❊①♣❡rt ✐♥t❡r♥❛t✐♦♥❛❧✱ ❈❊❆ ▲■❙❚✭❊①❛♠✐♥❛t❡✉r✮重新部署❆❧❛✐♥▼❊❘■●❖❚你是谁？你是谁？P r s s✭❉✐r❡❝t❡✉r ❞❡ t❤?s❡✮重新部署❇❛st✐❡♥ ❱■◆❈❑❊有什么问题吗？你在说什么？r❡♥❝❡s✱ ❯♥✐✈❡rs✐t? Pr s s✭❈♦✲❉✐r❡❝t❡✉r ❞❡ t❤?s❡✮重新部署❲✐t♦❧❞ ❑▲❆❯❉❊▲❈❤❡❢ ❞❡ ♣r♦❥❡t✱ ❘❡♥❛✉❧t✱ ■❘❚ ❙②st❡♠❳✭■♥✈✐t?✮并行异构体系结构上ADAS应用程序的编程方法关键词：ADAS、并行计算、计算机视觉、嵌入式系统摘要：计算机视觉（CV）对于理解和分析驾驶场景至关重要，以建立更 智 能 的 高 级 驾 驶 辅 助 系 统（ADAS）。然而，在真实的汽车环境中实现基于CV的ADAS并不是一个直接的发展方向。CV算法结合了高 计算性能 和算法准 确性的挑战。为了满足这些要求，开发了新的异构电路。它们由具有不同并行计 算 技 术 （ 如 GPU 、 专 用 加 速 器等）的多个处理器单元组成。为了更好地利用此类架构的性能，需要不同的语言，具体取决于在下面的并行执行模型上。在本文中，我们基于立体视觉的复杂案例研究，研究了各种并行编程方法。我们介绍了每种方法的相关特征和局限性。我们主要从计算性能和编程生产力方面评估员工编程工具。这项研究的反馈对于未来CV算法的开发至关重要，这些算法与并行架构的开发质量相当，在计算性能、算法准确性和编程工作之间有更好的折衷。标题：计算机上图像处理算法的编程方法并行和异构体系结构关键词：ADAS、并行处理、计算机视觉、嵌入式总结：计算机视觉很棒。这是理解的基础，在这篇论文中，我们研究了道路场景的各种莱尔。 我们使用更智能的com-（ADAS）案例研究。然而，基于立体视觉的复合体。我们l’implémentation这 是一 个真 正 的汽 车环 境 ，远 非简单。实际上，除了算法精度之外，这些应用还需要高计算性能。为了满足这 些需 求， 出 现了 新的 异 构体 系结构。它们由具有不同并行计算技术的多个处理单元组成：GPU、专用加速器等 。为 了更 好 地利 用这 些 架构 的性能，需要根据并行执行模型使用不同的让我们来看看它的特点和极限。每种方法都是如此。我们评估了然后是主要它在计算性能和编程难度方面都很好。 这项研究工作的反馈对于开发未来的图像处理算法至关重要，这些算法与致我亲爱的父母艾哈迈德和费鲁贾致我的丈夫阿米鲁什致我的兄弟姐妹致我的家人致我的朋友没有你的爱和支持，这项工作是不可能的确认书如果没有几个人的指导和支持，这篇论文是不可能的，他们在完成和完成这项研究的过程中提供了宝贵的帮助。首先，我感谢上帝的保护和能力做的工作。最重要的是，我想向我的顾问阿兰·梅里戈和联合主管巴斯蒂安·温克表示衷心的感谢，感谢他们对我的博士研究和研究的持续支持，感谢他们的耐心、信任和丰富的知识。他们的指导帮助我在整个研究和写作这篇论文。 我感谢他们给我机会在他们的指导下工作，并相信我的能力。我想感谢我的论文委员会的其余部分接受判断这项工作：先生。Marc Duranton 、 Dominique Houzet 教 授 、 Vincent Frémont 先 生 、François Verdier教授、Witold Klaudel先生和Joel Falcou先生这项研究是在技术研究所SystemX的框架内进行的，因此得到了公共资金的资助，并得到了"I nvestismee ntsd'Avenir"（我对环境的评估）的资助。 我衷心感谢IRT SystemX工作人员、ELA项目成员对环境的验证以及完成这项工作所需的资源。我要感谢我的推荐人AymenBoudguiga先生的支持、帮助和更正我的科学论文。最后但并非最不重要的是，我想感谢我的家人：我的父母，爸爸和妈妈，你们总是鼓励我，你们尽了最大的努力来帮助和支持我。我会喜欢我也要感谢我的丈夫，他支持我，一直相信我。出版物国际杂志1. 嵌入式系统上计算机视觉应用的系统级和内核级优化D. Dekkiche，B.温斯克和A. Mérigot，《低功耗电子学杂志》（JOLPE），将于2017年12月发表。国际会议和专题讨论会1. 嵌入式系统上计算机视觉应用的系统级和内核级优化D. Dekkiche，B.温斯克和A. Mérigot，嵌入式计算和系统设计国际研讨会（ISED），巴特那，印度，2016年。2. OpenVX框架操作的研究和性能分析-计算机视觉应用D. Dekkiche，B.温斯克和A. Mérigot，控制、自动化、机器人和视觉国际会议（ICARCV），泰国普吉岛，2016年2月。3. 基于视差图分割和对象分类的D. Dekkiche ， B. 温 斯 克 和 A. Mérigot ， 国 际 视 觉 计 算 研 讨 会（ISVC），第762-773，拉斯维加斯，美国，2015年。iv内容物图列表表列表1 引言11.1基于嵌入式视觉的ADAS21.1.1ADAS的挑战和机遇31.1.2实时ADAS31.2问题陈述41.2.1嵌入式图像处理算法的挑战1.2.2硬件平台61.2.3软件工具71.3动机91.4研究目标和贡献。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...1.5论文组织。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...2 最新技术水平2.1平行性的基本原理。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...2.2基于视觉的ADAS的嵌入式平台。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...2.2.1多核。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...2.2GPU。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...2.2.3FPGA。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...2.2.4ASIC。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...2.2.5异构体系结构。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...2.3用于嵌入式平台的并行软件工具。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...3.1基于指令的工具。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...111316161718192020211523十四内容v2.3.1.1 ICMP232.3.1.2 OpenACC。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...2.3.2低级API。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...2.3.2.1 CUDA。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...2.3.2.2 OpenCL。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...2.3.3用于并行编程的基于数据流的图。... ... ... ... ... ... ...2.3.4DSL。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...2.3.4.1 Halide。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...2.3.4.2 NT2.... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...2.3.5矢量化：MID。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...2.4结论。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...3 ADAS用例基于立体视觉的车辆检测算法3.1相关工程。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...3.1.1 U-V差异。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...3.2立体声匹配基础知识。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...3.2.1对极几何。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...3.2.2匹配像素。 . . . . . . . . . . . . . . . ...3.2.2.1匹配成本计算。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...3.2.2.2成本汇总。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...3.2.2.3差异计算。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...3.2.2.4差异细化。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...3.3车辆检测算法。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...3.3.1级别1：差异图生成。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...3.3.1.1支持点。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...3.3.1.2密集立体匹配的3.3.1.3右侧图像上的样本... ... ... ... ... ... ... ... ...3.3.1.4差异估计。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...3.3.2级别2：场景分割。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...3.3.2.1道路检测。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...3.3.2.2像素... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...3.3.2.3自由空间传播。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...252828303132323336373940414143454546464748495052525353545439内容vi3.3.2.4天空减去。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...553.3.3三级：车辆检测。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...553.3.3.1阶段1：越野功能减去。... ... ... ... ... ... ...563.3.3.2阶段2：道路车辆检测。... ... ... ... ... ... ... ... ...583.4实验结果。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...4.1实验设计。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...3.4.2获得结果的分析。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...3.5讨论。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...4 CPU内核级优化矢量化和共享内存并行化4.1基于CPU的立体声匹配算法。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...4.1.1ELAS：原始的基于CPU的算法。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...4.1.2A-ELAS：适用于并行化。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...4.1.3A-ELAS：分析和分析。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...4.2实验设计。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...4.3实现PID。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...4.3.1英特尔（SSE）与ARM（NEON）... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...4.3.2 ARMv7（Cortex-A15）与ARMv 8（Cortex-A57）... ... ... ... ... ... ... ... ... ...4.3.3取得的成果。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...4.4 PMP实施。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...4.4.1取得的成果。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...4.5 PID + ICMP。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...4.5.1取得的成果。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...4.6 OpenACC在CPU上的并行化。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...4.6.1取得的成果。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...4.6.1.1 CDD函数。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...4.6.1.2 CSM函数。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...4.7 NT2实施。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...4.7.1取得的成果。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...4.7.1.1 CDD函数。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...4.7.1.2 CSM函数。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...4.8评估。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...595960626565687071727375767980828384848487929393966498内容vii4.8.1 ICMP与OpenACC。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...4.8.1.1 CDD函数。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...4.8.1.2 CSM函数。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...4.8.1.3 OpenACC在多核系统上的限制。. . ...4.8.2 NT2与SIMD。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...4.9讨论。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...5 内核级优化GPU实施5.1 GPU架构概述。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...5.2GPU上的性能限制。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...5.3GPU上的技术优化。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...5.4 Nvprof指标。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...5.5实验设计。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...5.6OpenACC和CUDA优化CDD函数。... ... ... ... ... ... ... ... ...5.6.1第一次实施。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...5.6.1.1 CUDA内核。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...5.6.1.2 OpenACC内核。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...5.6.2优化1：全局负载的L1缓存。... ... ... ... ... ... ... ... ... ...5.6.2.1 CUDA内核。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...5.6.2.2 OpenACC内核. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...5.6.3优化2：最大限度地减少全局内存使用/访问 . . . ...5.6.3.1 CUDA内核。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...5.6.3.2 OpenACC内核. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...5.6.4优化3：使用共享内存。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...5.6.4.1第一次实施。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...5.6.4.2优化常规访问模式。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...5.6.4.3最大化扭曲数。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...5.7CSM的OpenACC和CUDA优化。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...5.7.1第一次实施。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...5.7.1.1 CUDA内核。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...5.7.1.2 OpenACC内核. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...5.7.2OpenACC的第一次优化：避免曲速发散。. . ...9999132132131131128130125127124125122123119120114117111111109110107108105105102104101102100内容viii5.7.3使用OpenACC进行二次优化：显式循环解卷。...5.8评估：CUDA与OpenACC。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...5.8.1生产力。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...5.8.2便携性。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...5.8.3性能。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...5.8.3.1 OpenACC的优点和局限性。... ... ... ... ... ... ... ... ... ...5.9讨论。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...6 内核-系统-级别优化6.1OpenVX。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...... ...6.1.1背景。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...6.1.2编程模型：前端。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...6.1.3系统级优化。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...6.1.4OpenVX用户内核倾斜扩展。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...6.2增强。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...6.2.1为什么要增强.SIMD？... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...6.2.2什么是boost.simd？... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...6.3系统级优化。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...6.3.1取得的成果。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...6.3.1.1第一次体验：OpenVX与C++。 . . . . . . . . . ...6.3.1.2数据访问
我的内容管理
展开
