FC2カウンター FPGAの部屋 Vivado HLS 2015.4 で OpenCV を使ってみた7(FAST Corners Detection 1)

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Vivado HLS 2015.4 で OpenCV を使ってみた7(FAST Corners Detection 1)

Vivado HLS 2015.4 で OpenCV を使ってみた6(Sobelフィルタを試した4)”の続き。

前回までは、Sobel フィルタの動作について試してみたが、今回は、その次の”FAST Corners Detection”を試してみる。

XAPP1167 (v3.0) June 24, 2015 ”Accelerating OpenCV Applications with Zynq-7000 All Programmable SoC using Vivado HLS Video Libraries”の9ページの Figure 5 を引用させて頂く。
Vivado_HLS_OpenCV_52_160409.png

機能としては、グレースケールに変換して、FAST Corners Detection を行い、原画像に FAST Corners Detection をマージする。
テストベンチの opencv_image_filter() としては、”XAPP1167 (v3.0) June 24, 2015”の 9 ページの関数そのものを引用させて頂いた。
テストベンチの opencv_ex_ug_tb.cpp を示す。

// opencv_ex_ug_tb.cpp
// 2016/04/02 by marsee
// OpenCV 2 の Mat を使用したバージョン
// 2016/04/09 : FAST Corners Detection

#include <iostream>
#include "hls_opencv.h"
#include "opencv_ex_ug.h"

using namespace cv;

#define INPUT_IMAGE        "test.jpg"
#define OUTPUT_IMAGE    "test_result.jpg"
#define OUTPUT_IMAGE_CV    "test_result_cv.jpg"

void image_filter(AXI_STREAM& INPUT_STREAM, AXI_STREAM& OUTPUT_STREAM, int rows, int
cols);
void opencv_imaga_filter(Mat& src, Mat& dst);

int main (int argc, char** argv) {
    // OpenCV で 画像を読み込む
    Mat src = imread(INPUT_IMAGE);
    AXI_STREAM src_axi, dst_axi;

    // Mat フォーマットから AXI4 Stream へ変換
    cvMat2AXIvideo(src, src_axi);

    // image_filter() 関数をコール
    image_filter(src_axi, dst_axi, src.rows, src.cols);

    // AXI4 Stream から Mat フォーマットへ変換
    // dst は宣言時にサイズとカラー・フォーマットを定義する必要がある
    Mat dst(src.rows, src.cols, CV_8UC3);
    AXIvideo2cvMat(dst_axi, dst);

    // Mat フォーマットからファイルに書き込み
    imwrite(OUTPUT_IMAGE, dst);

    // opencv_image_filter() をコール
    Mat dst_cv(src.rows, src.cols, CV_8UC3);
    opencv_imaga_filter(src, dst_cv);
    imwrite(OUTPUT_IMAGE_CV, dst_cv);

    // dst と dst_cv が同じ画像かどうか?比較する
    for (int y=0; y<src.rows; y++){
        Vec3b* dst_ptr = dst.ptr<Vec3b>(y);
        Vec3b* dst_cv_ptr = dst_cv.ptr<Vec3b>(y);
        for (int x=0; x<src.cols; x++){
            Vec3b dst_bgr = dst_ptr[x];
            Vec3b dst_cv_bgr = dst_cv_ptr[x];

            // bgr のどれかが間違っていたらエラー
            if (dst_bgr[0] != dst_cv_bgr[0] || dst_bgr[1] != dst_cv_bgr[1] || dst_bgr[2] != dst_cv_bgr[2]){
                printf("x = %d, y = %d,  Error dst=%d,%d,%d dst_cv=%d,%d,%d\n", x, y,
                        dst_bgr[0], dst_bgr[1], dst_bgr[0], dst_cv_bgr[0], dst_cv_bgr[1], dst_cv_bgr[2]);
                //return 1;
            }
        }
    }
    printf("Test with 0 errors.\n");

    return 0;
}

void opencv_imaga_filter(Mat& src, Mat& dst){
     src.copyTo(dst); // 深いコピー
     std::vector<Mat> layers;
     std::vector<KeyPoint> keypoints;
     split(src, layers);
     FAST(layers[0], keypoints, 20true);
     for (int i = 0; i < keypoints.size(); i++) {
         rectangle(dst,
                 Point(keypoints[i].pt.x-1, keypoints[i].pt.y-1),
                 Point(keypoints[i].pt.x+1, keypoints[i].pt.y+1),
                 Scalar(255,0), CV_FILLED);
     }
}


opencv_ex_ug.cpp を示す。

// opencv_ex_ug.cpp
// 2016/04/02 by marsee
// 2016/04/09 : FAST Corners Detection

#include "opencv_ex_ug.h"

void image_filter(AXI_STREAM& INPUT_STREAM, AXI_STREAM& OUTPUT_STREAM, int rows, int
cols) {
#pragma HLS DATAFLOW
#pragma HLS INTERFACE ap_stable port=cols
#pragma HLS INTERFACE ap_stable port=rows
#pragma HLS INTERFACE s_axilite port=return
#pragma HLS INTERFACE axis port=OUTPUT_STREAM
#pragma HLS INTERFACE axis port=INPUT_STREAM
#pragma HLS INTERFACE s_axilite port=cols
#pragma HLS INTERFACE s_axilite port=rows

    RGB_IMAGE img_0(rows, cols);
    RGB_IMAGE img_1(rows, cols);
    RGB_IMAGE img_1_(rows, cols);
    GRAY_IMAGE img_1g(rows, cols);
    GRAY_IMAGE mask(rows, cols);
    GRAY_IMAGE dmask(rows, cols);
    GRAY_IMAGE img_2g(rows, cols);
    RGB_IMAGE img_3(rows, cols);
    RGB_PIXEL color(25500);

    hls::AXIvideo2Mat(INPUT_STREAM, img_0);
    hls::Duplicate(img_0, img_1, img_1_);
    hls::CvtColor<HLS_BGR2GRAY>(img_1, img_1g);
    hls::FASTX(img_1g, mask, 20true);
    hls::Dilate(mask, dmask);
    hls::PaintMask(img_1_, dmask, img_3, color);
    hls::Mat2AXIvideo(img_3, OUTPUT_STREAM);
}


どちらも、XAPP1167 から自分の環境で動作するように変換してある。合っているのかどうかはよくわからないが、結果はそれらしく出力されている。
最後に、opencv_ex_ug.h を貼っておく。

// 2016/04/03 : GRAY_IMAGE を追加

#ifndef __opencv_ex_ug_H__
#define __opencv_ex_ug_H__

#include "ap_axi_sdata.h"
#include "hls_video.h"

#define MAX_HEIGHT    600
#define MAX_WIDTH    800

typedef hls::stream<ap_axiu<32,1,1,1> > AXI_STREAM;
typedef hls::Scalar<3unsigned char> RGB_PIXEL;
typedef hls::Mat<MAX_HEIGHT, MAX_WIDTH, HLS_8UC3> RGB_IMAGE;
typedef hls::Mat<MAX_HEIGHT, MAX_WIDTH, HLS_8UC1> GRAY_IMAGE;
#endif


これで、C シミュレーションを行った。結果を示す。
Vivado_HLS_OpenCV_53_160409.png

かなりエラーが出ている。OpenCVでやった結果とVivado HLS の HLS ビデオライブラリでの結果がだいぶ違っているようだ。

Vivado HLS の HLS ビデオライブラリを使用して出力した test_result.jpg を示す。
Vivado_HLS_OpenCV_54_160409.jpg

OpenCV で出力した test_result_cv.jpg を示す。
Vivado_HLS_OpenCV_55_160409.jpg

拡大して見比べてみると、大体は合っているのだが、やはり点が違っているところがあるようだ。
  1. 2016年04月09日 05:40 |
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