CPU and GPU (cuda) template matching comparison

Abstract

Image processing, computer vision or other complicated opticalinformation processing algorithms require large resources. It isoften desired to execute algorithms in real time. It is hard tofulfill such requirements with single CPU processor. NVidiaproposed CUDA technology enables programmer to use theGPU resources in the computer. Current research was madewith Intel Pentium Dual-Core T4500 2.3 GHz processor with4 GB RAM DDR3 (CPU I), NVidia GeForce GT320M CUDAcompliable graphics card (GPU I) and Intel Core I5-2500K3.3 GHz processor with 4 GB RAM DDR3 (CPU II), NVidiaGeForce GTX 560 CUDA compatible graphic card (GPU II).Additional libraries as OpenCV 2.1 and OpenCV 2.4.0 CUDAcompliable were used for the testing. Main test were made withstandard function MatchTemplate from the OpenCV libraries.The algorithm uses a main image and a template. An influenceof these factors was tested. Main image and template have beenresized and the algorithm computing time and performancein Gtpix/s have been measured. According to the informationobtained from the research GPU computing using the hardwarementioned earlier is till 24 times faster when it is processing abig amount of information. When the images are small the performanceof CPU and GPU are not significantly different. Thechoice of the template size makes influence on calculating withCPU. Difference in the computing time between the GPUs canbe explained by the number of cores which they have.

Article in Lithuanian.

CPU ir GPU (cuda) palyginimas vykdant šablonų atitikties algoritmą

Santrauka

Vaizdų apdorojimas, kompiuterinė rega ir kiti sudėtingi algoritmai, apdorojantys optinę informaciją, naudoja dideliusskaičiavimo išteklius. Dažnai šiuos algoritmus reikia realizuoti realiuoju laiku. Šį uždavinį išspręsti naudojant tik vienoCPU (angl. Central processing unit) pajėgumus yra sudėtinga. nVidia pasiūlyta CUDA (angl. Compute unified device architecture)technologija leidžia panaudoti GPU (angl. Graphic processing unit) išteklius. Tyrimui atlikti buvo pasirinkti du skirtingiCPU: Intel Pentium Dual-Core T4500 ir Intel Core I5 2500K, bei GPU: nVidia GeForce GT320M ir NVidia GeForce 560.Tyrime buvo panaudotos vaizdų apdorojimo bibliotekos: OpenCV 2.1 ir OpenCV 2.4. Tyrimui buvo pasirinktas šablonų atitiktiesalgoritmas. Algoritmui realizuoti reikalingas analizuojamas vaizdas ir ieškomo objekto vaizdo šablonas. Tyrimo metu buvokeičiamas vaizdo ir šablono dydis bei stebima, kaip tai veikia algoritmo vykdymo trukmę ir vykdomų operacijų skaičių persekundę. Iš gautų rezultatų galima teigti, kad apdorojant didelį duomenų kiekį GPU realizuoja algoritmą iki 24 kartų greičiaunei tik CPU. Dirbant su nedideliu duomenų kiekiu, skirtumas tarp CPU ir GPU yra minimalus. Lyginant skaičiavimus dviejuoseGPU, pastebėta, kad skaičiavimų sparta yra tiesiogiai proporcinga GPU turimų branduolių kiekiui. Mūsų tyrimo atvejuspartesniame GPU jų buvo 16 kartų daugiau, tad ir skaičiavimai vyko 16 kartų sparčiau.

Reikšminiai žodžiai: vaizdų apdorojimas, bendrosios paskirties GPU, šablonų atitiktis, CUDA technologija.

Keyword : image processing, GPGPU, template matching, CUDA