测试OpenCL是否对灰度转换和Canny算法处理有优化效果？

1  实验说明

本例程测试功能：读取指定的图像数据，然后对图像进行灰度转换和 Canny 算法处理，计算处理过程所耗的时间，并将处理后的图像保存到当前目录下。

本例程主要是测试 OpenCL 是否对这两种算法有优化效果，分别从禁用 OpenCL 和使能 OpenCL 两种情况来计算处理图像数据所用的时间，将测试的结果与官方提供的测试结果进行对比和验证。

例程源码路径：光盘“Demo/OpenCL/OpenCL_performance_test/src”

可执行文件以及测试脚本路径：光盘“Demo/OpenCL/OpenCL_performance_test/bin”

测试使用的图片路径：光盘“Demo/OpenCL/OpenCL_performance_test/data”

测试平台：广州创龙 TL5728-IDK 开发板

开发板简介：

Ø 基于 TI AM5728 浮点双 DSPC66x+双 ARMCortex-A15 工业控制及高性能音视频处理器；
Ø 强劲的视频编解码能力，支持 1 路 1080P60 或 2 路 720P60 或 4 路 720P30 视频硬件编解码，支持 H.265 视频软解码；
Ø 双核 PRU-ICSS 工业实时控制子系统，支持 EtherCAT、EtherNet/IP、PROFIBUS 等工业协议；
Ø 外设接口丰富，GPMC、USB 2.0、UART、SPI、QSPI、I2C、DCAN 等工业控制总线和接口，支持高速接口 PCle Gen2、USB 3.0、SATA 2.0；
Ø 应用于工业 PC&HMI、工业机器人、机器视觉、 医疗影像、电力自动化等领域。

2  例程编译

将光盘资料“Demo/OpenCL/OpenCL_performance_test/src”例程源码拷贝到 Ubuntu 任意目录，进入该源码目录执行以下命令对源码进行编译：

Host#    cdAM57xx/OpenCL_performance_test/src/

Host#    make SDK_INSTALL_PATH=/home/tronlong/ti-processor-sdk-linux-am57xx-evm-03.01.00.06

编译完成之后会在当前目录下生成可执行文件 canny，将其拷贝到开发板文件系统的“/home/root/”目录下。

将光盘资料“Demo/OpenCL/OpenCL_performance_test”下的 bin 文件夹以及 data 文件夹拷贝到开发板文件系统的“/home/root/”目录下。bin 文件夹下包含 opencl_off.sh 和 opencl_on.sh 测试脚本，data 文件夹下是两张大小和格式不同的图片文件 TL5728_1080p.jpg 和 lena.png。

3  例程测试

以下分别从禁用 OpenCL 功能和使能 OpenCL 功能来进行对比测试，分别采用 data 文件夹下的图片 TL5728_1080p.jpg 和 lena.png 来测试。

3.1    禁用 OpenCL

执行以下命令进行测试，先禁止运行 OpenCL 功能，然后清理缓存再进行测试，重复清理缓存和测试的步骤 5 次，如下图所示：

Target#      sourcebin/opencl_off.sh

Target#      sync;echo 3 >/proc/sys/vm/drop_caches

Target#      ./cannydata/TL5728_1080p.jpg

取以上 5 次测试结果的平均值：

Ø  BGR2GRAY tdiff=55.01ms

Ø  Canny tdiff=95.50ms

3.2    使能 OpenCL

执行以下命令进行测试，先使能 OpenCL 功能，然后清理缓存再进行测试，重复清理缓存和测试的步骤 6 次，如下图所示：

Target#      sourcebin/opencl_on.sh

Target#      sync;echo 3 >/proc/sys/vm/drop_caches

Target#      ./cannydata/TL5728_1080p.jpg

如上一共测试了 6 次，每一次测试之前记得先将系统内核缓存清理干净，否则测试结果有误。因为第一次运行时，内核在 AM57xx 上编译，OpenCL 使能时会有额外的延迟，延迟时间大约为几十秒，所以第一次测试结果不作为参考。官方解释如下：

Please note that the first run, with OpenCL on, hasadditional delay of ~1min, due to kernel compilation on AM57xx. This isconstrained to first run only, if "TI_OCL_CACHE_KERNELS" environemntvariable is set.

由以上 6 次的测试结果，取最后 5 次测试结果的平均值：

Ø  BGR2GRAY tdiff=185.38ms

Ø  Canny tdiff=17.71ms

3.3    测试结果对比

同理，按照如上操作步骤在分别禁用 OpenCL 和使能 OpenCL 的情况下，计算处理 lena.png 图片所用的时间，并对 5 次测试的数据取平均值。对比以上测试结果，如下表所示：

作用率=禁用 OpenCL 计算处理图像数据所用的时间 / 使能 OpenCL 计算处理图像数据所用的时间。

以下是官方的测试数据：

BGR2GRAY 作用率=0.345

Canny 作用率=1.690

从测试结果可以看出来，本次测试与官方测试结论是一致的：OpenCL 对 BRG2GRAY 算法不但没有性能上的提升反而存在着负面的效果；而对 Canny 算法则有着非常明显的提升效果，与官方的作用率进行对比，本次测试得出的作用率要大于官方提供的作用率数据，这与待测试的图像文件有一定的关系。

官方提供的其他 OpenCL 内核的测试数据：

链接：https://processors.wiki.ti.com/index.php/OpenCV