opencv中使用cuda加速图像处理

本文介绍: opencv大多数只使用到了cpu的版本，实际上对于复杂的图像处理过程用cuda（特别是高分辨率的图像）可能会有加速效果。

opencv大多数只使用到了cpu的版本，实际上对于复杂的图像处理过程用cuda（特别是高分辨率的图像）可能会有加速效果。是否需要使用cuda需要思考：

这里的前提是你的nvidia驱动、cuda以及cudnn都安装完成，可以正常使用。

首先下载版本一致的opencv和opencv-contrib（cuda库所在包），然后解压待用。

然后查询你显卡的Compute Capability，进入opencv-4.8.1后创建build文件夹，终端在build中打开后，执行：

cmake  
-D CMAKE_BUILD_TYPE=RELEASE  
-D BUILD_CUDA_STUBS=ON          
-D WITH_CUDA=ON                    
-D CUDA_ARCH_BIN=8.9  
-D OPENCV_EXTRA_MODULES_PATH=../../opencv_contrib-4.8.1/modules ..

注意，CUDA_ARCH_BIN是你查询到自己显卡的Compute Capability，OPENCV_EXTRA_MODULES_PATH指向你的opencv_contrib-4.8.1/modules。（最后的..不能省略）
在这里插入图片描述
可以看到成功检测到我的11.8的cuda，但是没有cuDNN。不知道是不是新版的原因，我安装好cudnn后通过命令cat /usr/local/cuda/include/cudnn.h | grep CUDNN_MAJOR -A 2查询cudnn版本没有任何输出，但是确实存在cudnn.h，并在在使用cuda时也没有问题，就没有（后面在opencv使用cuda也没有报错）。

然后:sudo make –j15，表示使用15个线程make，因cpu而异。
最后sudo make install。

#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <opencv2/core/cuda.hpp>

int main()
{
    cv::cuda::printCudaDeviceInfo(cv::cuda::getDevice());

    int count = cv::cuda::getCudaEnabledDeviceCount();

    printf("GPU Device Count : %d n", count);

    return 0;
}

在这里插入图片描述
如果是不支持cuda的cv，则会报错：error: (-216:No CUDA support) The library is compiled without CUDA support in function 'throw_no_cuda'

下面是一个将图像逆时针旋转90度的代码，其中Timer类是一个计时器，从创建起计时，到离开作用域被销毁时的耗时。对于4960*8976的图像进行测试，RGB指3通道，Gray指单通道，测量upload、rotate和download三个阶段的耗时：

	RGB(ms)	Gray(ms)
upload	9	3
rotate	4	3
download	37	12

#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <opencv2/cudawarping.hpp>
#include "timer.h"

int main(int argc, char *argv[])
{
    if (argc != 2)
    { // 检查是否传入图片路径
        std::cout << "参数错误" << std::endl;
    }

    // 以灰度图模式读取输入图像
    cv::Mat src = cv::imread(argv[1]);
    // 实际上对于gpu上的data，可以直接创建cv::cuda::GpuMat imgdata(w,h,*data)，将gpudata的地址传给imgdata直接实例化
    if (src.empty())
    {
        std::cerr << "Failed to read input image!" << std::endl;
        return -1;
    }

    cv::Mat dst_cpu; // 在cpu创建一个Mat，接受处理后的图像结果

    cv::cuda::GpuMat gpu_src, gpu_dst;   // 在gpu创建两个Mat，分别储存旋转前后的图像（因为旋转前后尺寸不一样，所以必须要两个Mat）
    gpu_dst.create(8976, 4960, CV_8UC3); // 定义旋转后图像尺寸的Mat

    cv::Mat colorImage(8976, 4960, CV_8UC3); // 在cpu创建Mat，一个将灰度图转为RGB图的Mat
    {

        {
            Timer time("upload");
            gpu_src.upload(src); // 将cpu上的src搬运到gpu的gpu_src中
        }
        {
            Timer time("rotate"); // 计时器，从此刻计时直到离开作用域被销毁
                                  // 逆时针旋转90度，将4960*8976转8976*4960，流程是按左上角旋转后，向下平移8976，然后用8976*4960的Mat接受
            cv::cuda::rotate(gpu_src, gpu_dst, gpu_dst.size(), 90, 0, 8976);
        }

        // 将gpu的gpu_dst数据搬运到dst_cpu中（好像只有gpu的数据才有方法）
        {
            Timer time("download");
            gpu_dst.download(dst_cpu); // gpu到cpu搬运数据很耗时，RGB数据耗时37ms，Gray数据耗时12ms
        }
    }
    return 0;
}

# CMakeLists.txt
cmake_minimum_required(VERSION 3.0)
set(CMAKE_BUILD_TYPE Debug)
project(MyProject)

# 添加可执行文件
add_executable(draft draft.cpp src/timer.cpp)

# 设置包含目录
target_include_directories(draft PRIVATE src)

# 查找 OpenCV 库
find_package(OpenCV REQUIRED)

# 将 OpenCV 库链接到可执行文件
target_link_libraries(draft PRIVATE ${OpenCV_LIBS} opencv_cudawarping)

cv::Mat snapshot(8976, 4960, CV_8UC1);   // cpu上的数据
cv::cuda::registerPageLocked(snapshot);  // 按大小分配锁页内存
gpu_dst.upload(snapshot);                   
// 处理代码
gpu_dst.download(snapshot);
cv::cuda::unregisterPageLocked(snapshot);  // 下载后释放

// 只声明不分配大小，cvtColor耗时22ms
cv::Mat img1;
cv::cvtColor(snapshot, img1, cv::COLOR_GRAY2BGR);


// 声明且分配大小，cvtColor耗时8ms
cv::Mat img1(8976, 4960, CV_8UC3);
cv::cvtColor(snapshot, img1, cv::COLOR_GRAY2BGR);