一种基于opencl的jpeg2000中t1并行解码方法和装置与流程

本发明涉及jpeg2000解码过程中的熵解码中的t1解码，特别是涉及一种基于opencl的jpeg2000中t1并行解码方法和装置。

背景技术：

1、图像压缩标准jpeg2000是一种压缩效率极高的编解码方法，由于其压缩比高且失真率低，在医疗图像、卫星图像以及数字影院等领域都有广泛的应用，但是其编解码过程繁琐复杂，这阻碍了其在市场上大规模推广和使用。其主要的编码过程为：预处理、小波变换、量化、熵编码，解码过程则依次为熵解码、反量化、小波反变换、后处理，其中最为复杂的是熵编码和解码过程，其中熵编解码又分为t1编解码、t2编解码，t1占比最重。当前技术背景下，jpeg2000大多是采用cpu来完成编解码运算的，市场上仅有英伟达公司采用了cuda开发了自家的nvjpeg库，在显卡gpu上用于jpeg2000快速编解码，且并未开源。

2、openjpeg是一个用c语言编写的开源jpeg2000编解码库，其源码可以任意修改、使用及用于商业用途，也是目前使用较为广泛的jpeg2000编解码库，但是目前只能用于cpu串行解码，无法进行并行解码。

3、有鉴于此，如何克服现有技术所存在的缺陷，解决上述技术问题，是本技术领域待解决的难题。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷或改进需求，为了解决现有jpeg2000编解码库只能用于cpu串行解码，无法进行并行解码的问题。本发明提出了一种基于opencl的jpeg2000中t1并行解码方法和装置，本发明以openjpeg中jpeg2000的t1解码源码部分为基础，将其优化为可支持opencl设备进行t1并行解码，在一定条件下，能够加快解码速度。本发明针对jpeg2000解码中，最为复杂的熵解码中的t1解码过程，提出了一种基于opencl的t1并行解码方案，从而实现利用gpu快速解码jpeg2000码流的目的。

2、本发明采用如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种基于opencl的jpeg2000中t1并行解码方法，包括：

4、建立八个opencl文件，分别与八种类型的t1解码相关的代码块相对应；

5、依次将对应的代码块拷贝至对应的opencl文件中，将openjpeg定义的数据类型转换为opencl支持的数据类型，并对opencl文件中的代码块进行优化；

6、创建主解码程序，所述主解码程序包含kernel函数，用于根据opencl文件中优化的代码块实现t1并行解码的过程。

7、在一个可选的实施方式中，所述八种类型的t1解码相关的代码块具体包括：预定义类型的代码块、结构体定义类型的代码块、数组或者常量类型的代码块、t1整体解码相关类型的代码块、mqc上下文解码器类型的代码块、重要性传播解码类型的代码块、幅值细化解码类型的代码块以及标志清除解码类型的代码块。

8、在一个可选的实施方式中，所述建立八个opencl文件，分别与八种类型的t1解码相关的代码块相对应具体包括：

9、建立八个.cl文件，分别命名为：a1.cl、a2.cl、a3.cl、a4.cl、a5.cl、a6.cl、a7.cl以及a8.cl；其中，a1.cl与预定义类型的代码块相对应；a2.cl与结构体定义类型的代码块相对应；a3.cl与数组或者常量类型的代码块相对应；a4.cl与t1整体解码相关类型的代码块相对应；a5.cl与mqc上下文解码器类型的代码块相对应；a6.cl与重要性传播解码类型的代码块相对应；a7.cl与幅值细化解码类型的代码块相对应；a8.cl标志清除解码类型的代码块相对应。

10、在一个可选的实施方式中，所述将openjpeg定义的数据类型转换为opencl支持的数据类型具体包括：

11、对八个opencl文件内的文本内容进行全文字符串检索，若检索到opj_char则替换为char；若检索到opj_char*则替换为char*；若检索到opj_float32则替换为float；若检索到opj_floa32*则替换为float32*；若检索到opj_float64则替换为double；若检索到opj_floa64*则替换为float64*；若检索到opj_byte则替换为unsigned char；若检索到opj_byte*则替换为unsigned char*；若检索到opj_int32则替换为int；若检索到opj_int32*则替换为int*；若检索到opj_uint32则替换为uint；若检索到opj_uint32*则替换为uint*；若检索到opj_flag_t则替换为uint；若检索到opj_flag_t*则替换为uint*；若检索到opj_bool则替换为bool；若检索到opj_bool*则替换为bool*。

12、在一个可选的实施方式中，所述对opencl文件中的代码块进行优化具体包括：

13、对opj_mqc_state结构体进行优化，将其中指向opj_mqc_state结构体的指针修改为两个uint型成员；

14、对opj_mqc结构体进行优化，将其中指向opj_mqc_state的指针数组ctxs优化修改为一个uint型的数组，长度和原始相同；将其中指向opj_mqc_states的指针的二级指针curctx修改为一个uint型的数据；将其中char型指针lut_ctx_ctxno_zc_orient修改为一个uint型数据；

15、对结构体数组mqc_states进行优化，将结构体中的指针修改为uint数字后，其值只用为索引即可；

16、对mqc上下文解码器类型的代码块进行修改和优化。

17、在一个可选的实施方式中，所述对mqc上下文解码器类型的代码块进行修改和优化具体包括：

18、检索文档中的所有字符串，若出现了*curctx->则替换为mqc_state[curctx]；若出现了opj_mqc_state_t**curctx则替换为uint curctx；

19、对函数opj_mqc_resetstates进行修改，将mqc的ctxs均初始化为0；

20、对opj_mqc_setstate进行修改，对mqc的ctxs的第ctxno赋值为mbs+prob*2。

21、在一个可选的实施方式中，所述主解码程序包含kernel函数，用于根据opencl文件中优化的代码块实现t1并行解码的过程具体包括：

22、所述kernel函数接收解码块的global参数，并根据解码块的global参数进行各项初始化；

23、初始化passno为0，passtype执行循环；

24、设需要进行的t1解码块为n个，配置kernel函数运算的global size为(n)，localsize为（1，1），执行编译好的代码进行并行解码。

25、在一个可选的实施方式中，所述kernel函数接收解码块的global参数，并根据解码块的global参数进行各项初始化具体包括：

26、kernel函数接收global参数：unsigned char*cblkdata_buffer表示每个解码块的原始图像压缩数据；int*t1_data_buffer表示解码后的数据存放空间；uint*len_buffer表示每个解码块的长度；uint*real_num_passes_buffer、uint*orient_buffer、int*bpno_plus_one_buffer表示每个解码块解码过程中用到的中间参数；uint*w_buffer、uint*h_buffer表示每个解码块的解码后图像块的宽和高；uint*idx1_buffer表示每个解码块解码后数据存放位置地址相对于t1_data_buffer地址偏移量；uint*idx2_buffer表示每个解码块原始数据相对于cblkdata_buffer的地址偏移量；

27、获取当前解码块的global_id，所述global_id对应每个解码块的global参数的索引，依据global_id依次获取每个解码块的对应global参数的值；

28、初始化一个uint数组，用于存放解码过程中的标志位；

29、初始化一个opj_mqc_t结构体mqc，将该mqc的lut_ctxno_zc_orient值初始化为global参数中的orient值的左移9位的值；

30、初始化一个opj_t1_t结构体t1，其中t1的data值初始化为idx1_buffer的第global_id个值的指针，表示该解码块的解码值的存放起始位置，t1的flags值初始化为uint数组，t1的mqc值初始化为指向opj_mqc_t结构体mqc的指针；

31、调用opj_t1_allocate_buffers函数进行二次初始化，其中，opj_t1_allocate_buffers传入的参数依次为指向t1的指针、w值和h值；

32、调用opj_mqc_resetstates函数，该函数传入t1的mqc值；

33、调用opj_mqc_setstate函数三次，该函数接收4个参数；第一次该函数传入4个参数依次为t1的mqc值、t1_ctxno_uni、0、46；第二次该函数传入4个参数依次为t1的mqc值、t1_ctxno_agg、0、3；第三次该函数传入4个参数依次为t1的mqc值、t1_ctxno_zc、0、4；其中t1_ctxno_uni、t1_ctxno_agg、t1_ctxno_zc为预定义值；

34、调用函数opj_mqc_init_dec初始化t1的mqc，该函数接收5个参数，依次为t1的mqc、cblkdata_buffer、idx2_buffer数组中的第globa_id个值、len、opj_common_cblk_data_extra；其中，opj_common_cblk_data_extra为预定义值。

35、在一个可选的实施方式中，所述passtype执行循环具体包括：

36、步骤f1：判断passno<real_num_passes且bpno_plus_one>1是否成立，若成立则执行步骤f2，不成立则结束循环；

37、步骤f2：判断passtype的值，若passtype的值为0则执行步骤f3；若passtype的值为1则执行步骤f4；若passtype的值为2则执行步骤f5；

38、步骤f3：执行opj_t1_dec_sigpass_mqc_generic_novsc函数，传入该函数两个参数，一个为t1，一个为bpno_plus_one；之后执行步骤f7；

39、步骤f4：执行opj_t1_dec_refpass_mqc_generic函数，传入该函数两个参数，一个为t1，一个为bpno_plus_one；之后执行步骤f7；

40、步骤f5：执行opj_t1_dec_clnpass_generic_novsc函数，传入该函数两个参数，一个为t1，一个为bpno__plus_one；之后执行步骤f6；

41、步骤f6：执行opj_t1_dec_clnpass_check_segsym函数，传入该函数一个参数，为t1；之后执行步骤f7；

42、步骤f7：passtype=passtype+1；

43、步骤f8：判断passtype的值是否等于3，若是则passtype=0，bpno_plus_one=bpno_plus_one–1，返回步骤f1；否则直接返回步骤f1。

44、另一方面，本发明提供了一种基于opencl的jpeg2000中t1并行解码装置，具体为：包括至少一个处理器和存储器，至少一个处理器和存储器之间通过数据总线连接，存储器存储能被至少一个处理器执行的指令，指令在被处理器执行后，用于完成第一方面中的基于opencl的jpeg2000中t1并行解码方法。

45、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

46、本发明提出了一种基于opencl的jpeg2000中t1并行解码方法和装置，为了解决现有jpeg2000编解码库只能用于cpu串行解码，无法进行并行解码的问题，本发明以openjpeg中jpeg2000的t1解码源码部分为基础，将其优化为可支持opencl设备进行t1并行解码，在一定条件下，能够加快解码速度。本发明针对jpeg2000解码中，最为复杂的熵解码中的t1解码过程，提出了一种基于opencl的t1并行解码方案，从而实现利用gpu快速解码jpeg2000码流的目的。