В этом примере показано, как ускорить алгоритм обработки видеоданных пиксельного потока в MATLAB® при помощи MATLAB Coder™.
У вас должна быть лицензия MATLAB Coder, чтобы запустить этот пример.
Ускорение с MATLAB Coder позволяет вам симулировать большие форматы кадра, такие как 1080p видео, на практических скоростях. Используйте этот ускоряющий рабочий процесс после того, как вы отладите алгоритм с помощью маленького формата кадра. Тестирование проекта с маленьким изображением продемонстрировано в Передающем потоком пиксель Проекте в примере MATLAB.
MATLAB Coder генерирует код С из кода MATLAB. Генерация кода ускоряет симуляцию путем блокировки вниз размеров и типов данных переменных. Этот процесс удаляет издержки интерпретированной проверки языка размер и тип данных в каждой строке кода. Этот пример компилирует обоих файл испытательного стенда DesignAccelerationHDLTestBench.m
и файл проекта DesignAccelerationHDLDesign.m
в MEX-функцию и использование получившийся файл MEX, чтобы ускорить симуляцию.
Директива (или прагма) % #codegen ниже функциональной подписи указывает, что вы намереваетесь сгенерировать код для алгоритма MATLAB. Добавление этой директивы дает анализатору кода MATLAB команду помогать вам диагностировать и зафиксировать нарушения, которые привели бы к ошибкам во время генерации кода. Направляющий % #codegen не влияет на интерпретированную симуляцию.
Отладка симуляций с большими форматами кадра непрактична в интерпретированном режиме из-за длинного времени симуляции. Однако отладка симуляции MEX бросает вызов из-за отсутствия доступа к отладке в код.
Чтобы избежать этих сценариев, лучшая практика состоит в том, чтобы разработать и проверить алгоритм и испытательный стенд с помощью формата кадра миниатюры. В большинстве случаев предназначенный на HDL проект может быть реализован без зависимости от формата кадра. Если вы уверены, что проект и испытательный стенд работают правильно, затем увеличивают формат кадра в испытательном стенде и используют MATLAB Coder, чтобы ускорить симуляцию. Чтобы увеличить формат кадра, испытательный стенд только требует незначительных изменений, как вы видите путем сравнения DesignAccelerationHDLTestBench.m
с PixelStreamingDesignHDLTestBench.m
в передающем потоком пиксель проекте в MATLAB.
В испытательном стенде DesignAccelerationHDLTestBench.m
, объект videoIn читает каждую систему координат из источника видеосигнала, и объект счетчика интерполирует эту систему координат от 240 пунктов до 1 080 пунктов. Это изображение на 1 080 пунктов передается объекту frm2pix, который преобразует систему координат полного образа в поток пикселей и структур управления. Функциональный DesignAccelerationHDLDesign
затем называется, чтобы обработать один пиксель (и его связанная структура управления) за один раз. После того, как мы обработаем целый пиксельный поток и соберем поток вывода, pix2frm объект преобразует поток вывода в видео полной системы координат. Функция DesignAccelerationHDLViewer отображает выходные и оригинальные изображения рядом друг с другом.
Рабочий процесс выше реализован в следующих линиях DesignAccelerationHDLTestBench.m
.
... for f = 1:numFrm frmFull = step(videoIn); % Get a new frame frmIn = step(scaler,frmFull); % Enlarge the frame
[pixInVec,ctrlInVec] = step(frm2pix,frmIn); for p = 1:numPixPerFrm [pixOutVec(p),ctrlOutVec(p)] =... visionhdlsobel_design(pixInVec(p),ctrlInVec(p)); end frmOut = step(pix2frm,pixOutVec,ctrlOutVec);
DesignAccelerationHDLViewer(actPixPerLine,actLine,[frmIn uint8(255*frmOut)]); end ...
Тип данных frmIn является uint8, в то время как тот из frmOut, обнаружение ребра выход, является логическим. Матрицы различных типов данных не могут быть конкатенированы, таким образом, uint8 (255*frmOut) сопоставляет логический ложный и верный для uint8 (0) и uint8 (255), соответственно.
И frm2pix и pix2frm используются, чтобы преобразовать между областями пиксельного потока и полной системой координат. Внутренний цикл for выполняет обработку пиксельного потока. Остальная часть испытательного стенда выполняет обработку полной системы координат (i.e., videoIn, счетчик и средство просмотра в функции DesignAccelerationHDLViewer).
Прежде чем испытательный стенд завершает работу, частота кадров отображена, чтобы проиллюстрировать скорость симуляции.
Не все функции, используемые в испытательном стенде, поддерживают генерацию кода C. Для тех, которые не делают, такие как tic
toc
fprintf
, используйте coder.extrinsic, чтобы объявить их, когда значение внешних параметров функционирует. Внешние функции исключены из генерации MEX. Симуляция выполняет их в регулярном интерпретированном режиме.
Функция, определяемая в DesignAccelerationHDLDesign.m
принимает пиксельный поток и пять управляющих сигналов, и возвращает модифицированный пиксельный поток и управляющие сигналы. Для получения дополнительной информации о пиксельном протоколе потоковой передачи, используемом Системными объектами от Vision HDL Toolbox™, смотрите Пиксельный Интерфейс Потоковой передачи.
В этом примере функция содержит Системный объект Детектора Ребра.
Особым вниманием этого примера является рабочий процесс, не сам проект алгоритма. Поэтому код проекта довольно прост. Если вы знакомы с рабочим процессом, это прямо, чтобы реализовать усовершенствованные видео алгоритмы путем использования в своих интересах функциональности, обеспеченной Системными объектами от Vision HDL Toolbox.
Сгенерируйте и выполните файл MEX.
codegen('DesignAccelerationHDLTestBench');
DesignAccelerationHDLTestBench_mex;
Code generation successful. 10 frames have been processed in 12.92 seconds. Average frame rate is 0.77 frames/second.
Средство просмотра отображает исходное видео слева и выход справа.
Введите следующую команду, чтобы создать новый проект HDL Coder™ во временной папке
coder -hdlcoder -new DesignAccelerationProject
Затем добавьте файл DesignAccelerationHDLDesign.m
к проекту как функция MATLAB и DesignAccelerationHDLTestBench.m
как испытательный стенд MATLAB.
Обратитесь к Началу работы с MATLAB к Рабочему процессу HDL (HDL Coder) для примера при создании и заполнении проектов HDL Coder MATLAB.
Запустите Советника по вопросам Рабочего процесса. В Советнике по вопросам Рабочего процесса щелкните правой кнопкой по шагу 'Code Generation'. Выберите опцию, 'Запущенную к выбранной задаче', чтобы запустить все шаги с начала через генерацию HDL-кода.
Исследуйте сгенерированный HDL-код путем щелчка по ссылкам в логарифмическом окне.