ARMNEON技术在车位识别算法中的应用

摘 要： 为了在车位检测系统中不使用DSP的情况下，达到实时处理和节约成本的目的，在嵌入式Linux系统中使用了CORTEX?A系列的NEON协处理器技术来优化一种车位图像检测算法的代码。在CORTEX?A8平台上使用该图像处理算法进行了大量的处理测试，图像算法处理速度得到很大提升。最后在多个平台下使用该图像处理算法进行测试对比，使用了NEON技术后其算法处理速度提升明显，能够满足实时要求。

关键词： ARM； CORTEX?A8； NEON； GCC

中图分类号： TN919?34； TP391 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2013）18?0105?03

0 引 言

随着城市越来越多家庭拥有汽车，相应的停车场建设数目也越来越多，停车场管理系统也越来越重要[1]。而国内城市车多人多，空间拥挤给停车厂管理带来诸多不便。车位检测系统设计成嵌入式终端是一个好的选择。图像检测算法的复杂度给实时检测带来难题，一般的图像处理都是基于DSP完成，这带来了成本的上升。ARM公司CORTEX?A系列处理器的出现，极大地缓解了这个难题。

ARM平台能够很好地支持Linux系统，Linux系统具有强大的网络通讯功能[2]，也给程序移植等带来便利。本文的检测算法在ARM平台基于NEON技术进行了优化，在保证检测精度的同时，处理速度提升明显，与使用DSP相比，大大节约了成本，为停车场管理系统的研究提供新的方向。

1 ARM NEON技术介绍

ARM的NEON通用 SIMD 引擎可有效处理当前和将来的多媒体格式，从而改善用户体验。 NEON 技术是通过清晰方式构建的，并可无缝用于其本身的独立流水线和寄存器文件。NEON 技术是 ARM Cortex?A 系列处理器的128 位 SIMD（单指令多数据）体系结构扩展，旨在为多媒体应用提供更加强大的加速功能，从而明显改善程序性能。它具有 32 个寄存器，64 位宽（是 16 个寄存器，128 位宽的双倍视图）NEON 指令特点如下：

（1）寄存器被视为同一数据类型的元素的矢量；

（2）数据类型可为：有符号/无符号的 8 位、16 位、32 位、64 位单精度浮点；

（3）指令在所有通道中执行同一操作。

本系统目前在一处地下停车场进行测试验证，如图4在停车中采集到的背景和待测图像，通过对100幅采集到800×600分辨率的现场图像，在CORTEX?A8平台上进行测试，平均检测时间为538 ms，该算法在地下停车场中准确率97%。表1中给出了处理一幅待测图像CORTEX?A8和ARM11平台优化前平均时间的测试对比结果（均使用GCC交叉编译）。

3 图像处理算法在CORTEX?A8平台上的优化

本系统是Cortex?A8和Linux系统上搭建[7]，Linux下使用的编译器为GCC。本文中使用普通C语言优化和NEON编程优化对图像相关函数进行了优化，并进行了测试对比，下面给出方差函数variance代码进行优化前后的对比说明，如图5优化前的代码。

4 结 语

通过使用ARM NEON技术，对于图像处理这类矩阵运算进行并行优化，可大大提高处理速度，进行优化后，速度较优化前提升了达2倍之多，较ARM11提升了8倍的速度。ARM COTEX?A系列所使用的NEON技术，不仅使车位图像检测算法的速度有很大提升，在信号处理等多媒体处理算法中[10]，也有广阔的应用前景。

参考文献

[1] 芮瑞.车位检测器及其发展研究[C].南宁：中国高科技产业化研究会信号处理产业化分会筹备工作委员会，2008.

[2] 谭会生.ARM嵌入式系统原理及开发应用[M].西安：西安电子科技大学出版社，2012.

[3] 王凯.基于TVP5150的视频LCD显示设计[J].电子设计工程，2011，19（1）：178?181.

[4] 郝俊.基于V4L2的ARM11 USB视频采集终端的设计与实现[J].贵州大学学报，2011，28（4）：74?78.

[5] SONKA Milan， BOYLE Roger. Image processing， analysis， and machine vision [M]. 2nd ed. Beijing： Posts & Telecommunications Press， 2002.

[6] 刘学勇，陈建伟.精通Linux C编程[M].北京：清华大学出版社，2009.

[7] 程昌南.ARM Cortex?A8硬件DIY[M].北京：北京航空航天大学出版社，2012.

[8] GNU. GNU free documentation [EB/OL]. [2008?10?03]. http：//.

[9] 金丽.基于ARM嵌入式系统的C程序优化方法[J].南通大学学报，2006，5（3）：61?64.

[10] 王家.基于ARM Cortex_A8平台的WMA解码器优化设计[D].上海：上海交通大学，2009.