[发明专利]一种基于SGDMA的图像分割处理方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及数字图像处理技术，尤其涉及一种基于SGDMA的图像分割处理方法及装置，其特别适用于大型数字拼接显示墙领域。

背景技术

DMA(Direct Memory Access，直接内存存取)是高速数据传输的一种理想方式，DMA方式将数据在内存与I/O设备之间直接传输，其数据操作由DMA控制器完成而不需要CPU的参与，因而大大地提高了CPU的利用率。

DMA有两种实现方式：一种是块传输式DMA(block DMA)方式；另一种是SGDMA(Scatter Gather DMA，分散聚合式DMA)方式，可以将非连续存储的数据搬移到连续地址空间，反之也行。

DMA传输数据的过程中通常要求源物理地址和目标物理地址是连续的，但在某些应用中会出现源物理地址和目标物理地址不连续的情况，则DMA传输要分成多次完成。针对这类应用，SGDMA方式通过一个DMA链表描述物理不连续的存储器。DMA控制器传输完一块物理连续的数据后，根据DMA链表传输下一块物理连续的数据，最后发起一次中断。

目前，DMA已得到广泛应用。比如，在图像处理领域，现有的图像处理过程大致如下：采集图像数据，用DMA方式通过PCIE(Peripheral Component Interconnection Express，外设组件互连标准扩展)总线将采集到的图像数据传送到显存或者内存，然后利用GPU(Graphic Processing Unit，图形处理器)或者CPU对图像数据进行处理。

对于大型数字拼接显示墙领域来说，则需要多个GPU同时处理一副完整的图像，每个GPU只需要处理其中的一小块数据。因此，图像分割技术在这种情况下显得尤为重要，简述如下。

请参见图1，是现有图像分割处理装置的示意图。该图像分割处理装置包括：数据采集器101，用于将采集视频解码芯片100解码后的图像数据，并将采集的图像数据存储到外部存储器104中；DMA控制器102，用于将存储在外部存储器104中的图像数据传输到显存/内存105中；CPU 107，可以将DMA链表(具体结构形式请参见图2)存储到外部存储器104或显存/内存105中；GPU 108，用做图像处理，其中包含图像分割器106，用于实现对图像的分割。

如图1所示，由于有多个单元会对外部存储器104进行读写操作，因此，为了避免产生冲突，可以通过仲载器103来控制这些不同单元对外部存储器104的操作。具体而言，在数据采集器101和DMA控制器102对外部存储器104进行读写操作时，由仲裁器103用于分配读写操作的控制权。例如，若数据采集器101向外部存储器104发起读写请求，而DMA控制器102未发起读写请求，此时仲裁器103将外部存储器104的读写控制权分配给数据采集器101；若数据采集器101和DMA控制器102同时发起读写请求，此时仲裁器103可以优先将读写控制器权分配给DMA控制器102。

需要说明的是，上述图像分割处理装置中的DMA控制器102、数据采集器101、仲裁器103都可以由FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门陈列)来实现。

如图2所示，上述DMA链表可以由CPU 107根据需要传输的数据的外部存储地址、数据大小、以及显存或内存的地址等信息而预先生成。如图2所示，该DMA链表可以是单向结构或环形结构，其中包括数据源地址和数据目的地址。还可进一步包括控制字和下一节点指针等信息，其中控制字中包含数据位宽、数据块大小、当前块传输结束是否引发中断等控制信息。DMA块传输可看作是只含有一个节点，且下一节点指针总是指向当前节点的散列传输。

由前文可知，现有技术在分割处理一副完整图像时，是其将一副图像数据完整地同时传送到每个GPU 108，然后由GPU 108完成图像的分割功能。这种图像分割方式的缺点是：

(1)该分割方法将一副图像数据完整地传送到每个GPU，而实际上每一GPU需要的只是其中的一部分数据，这导致数据在传输过程中需要占用总线的带宽，因此，这种方法导致总线上带宽的利用率较低；

(2)图像数据是从外部存储器取出来的，过多的无效数据也会降低外部存储器的带宽利用率；

(3)由GPU实现图像分割功能，增加了GPU编程的复杂度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于SGDMA的图像分割处理方法及装置，可以提高带宽利用率。