OpenCv源码解析：对HAL硬件加速层的支持

素颜马尾好姑娘i 2022-05-17 13:20 156阅读 0赞

OpenCV的硬件加速层全称是OpenCV Hardware Acceleration Layer (HAL)，一般来说，硬件厂商或开发人员可能会根据自己的实际情况，开发出独立于OpenCV的运算函数，以支持硬件优化，加快运算速度。这些功能性模块有可能是闭源的。为了实现顺利对接，OpenCV提供了一个简单的接口模块，当各厂家需要开发自己的运算模块时，只要实现这些接口即可。

根据【1】，OpenCV能用构建三种不同的模式

（1）无HAL支持模式。在这种情况下，默认采用OpenCv的函数实现；

（2）用静态链接的HAL。OpenCV会调用这些HAL提供的加速运算的函数。

（3）动态加载的HAL支持。OpenCV 会在运行时加载这些HAL模块，如果失败，就会调用默认的OpenCV中的函数实现。

OpenCV为CMake选项提供了 HAL\_MODE, STATIC\_HAL\_INCLUDE\_DIR 和STATIC\_HAL\_LIB选项，以方便用户选择使用模式和相应的HAL库。

![70][]

可能因为版本的原因，目前的OpenCV3.4.1中给出的方案是采用内联函数的形式，也就是，如果厂家要实现这些运算，直接用自己的函数替换掉hal\_replacement.hpp 即可，顾名思义，所以文件名叫replacement。我们可以在arithm.cpp文件中看到大量这样的语句，

void sub8u( const uchar* src1, size_t step1,
                       const uchar* src2, size_t step2,
                       uchar* dst, size_t step, int width, int height, void* )
    {
        CALL_HAL(sub8u, cv_hal_sub8u, src1, step1, src2, step2, dst, step, width, height)
        CALL_IPP_BIN_E_21(ippiSub_8u_C1RSfs)
        (vBinOp<uchar, cv::OpSub<uchar>, IF_SIMD(VSub<uchar>)>(src1, step1, src2, step2, dst, 
            step, width, height));
    }

其中CALL\_HAL是一个宏定义，如下

#define CALL_HAL(name, fun, ...) \
    { \
        int res = __CV_EXPAND(fun(__VA_ARGS__)); \
        if (res == CV_HAL_ERROR_OK) \
            return; \
        else if (res != CV_HAL_ERROR_NOT_IMPLEMENTED) \
            CV_Error_(cv::Error::StsInternal, \
                ("HAL implementation " CVAUX_STR(name) " ==> " CVAUX_STR(fun) " returned %d (0x%08x)", res, res)); \
    }

在运行sub8u运行时，这个宏先得到运行，此时CALL\_HALL中的fun函数，就是cv\_hal\_sub8u，它在hal\_replacement中是这样定义的，

#define cv_hal_sub8u hal_ni_sub8u
    inline int hal_ni_sub8u(const uchar *src1_data, size_t src1_step, const uchar *src2_data, 
        size_t src2_step, uchar *dst_data, size_t dst_step, int width, int height) 
    { return CV_HAL_ERROR_NOT_IMPLEMENTED; }

注意当没有提供HAL的实现函数时，默认的cv\_hal\_sub8u的返回值是CV\_HAL\_ERROR\_NOT\_IMPLEMENTED。当然，如果有提供HAL的实现函数，根据CALL\_HAL这个宏，返回值必然需要是CV\_HAL\_ERROR\_OK。

所以，这句

if (res == CV_HAL_ERROR_OK) 
        return; 
    else if (res != CV_HAL_ERROR_NOT_IMPLEMENTED) 
        CV_Error…

的意思是，如果有提供HAL的实现函数并返回CV\_HAL\_ERROR\_OK, 就直接退出（指退出void sub8u(…)这个函数）；如果没有提供HAL的实现函数，此时cv\_hal\_sub8u必然返回CV\_HAL\_ERROR\_NOT\_IMPLEMENTED（否则报错）。

我们看到hal\_ni\_sub8u返回的就是CV\_HAL\_ERROR\_NOT\_IMPLEMENTED，所以接下来，OpenCV会采用默认的

(vBinOp<uchar, cv::OpSub<uchar>, IF_SIMD(VSub<uchar>)>(src1, step1, src2, step2, dst, step, width, height));

来执行sub8u的计算。

OpenCV就是通过这种方式，实现对HAL硬件层的支持的。

【1】 [https://github.com/jet47/opencv-hal-proposal][https_github.com_jet47_opencv-hal-proposal]

[70]: /images/20220517/3c6be1fb8dce4557a83a563bdc9a7b3a.png
[https_github.com_jet47_opencv-hal-proposal]: https://github.com/jet47/opencv-hal-proposal