CN111091488B - 基于OpenCV的内存管理方法、装置及终端 - Google Patents

基于OpenCV的内存管理方法、装置及终端 Download PDF

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Abstract

本发明适用于计算机技术领域，提供了一种基于OpenCV的内存管理方法、装置及终端，其中，所述基于OpenCV的内存管理方法包括：建立mat对象池，并在所述mat对象池中通过直接内存DirectMemory的方式对预设数量的mat对象进行数据存储；从所述mat对象池中获取一个选定mat对象，将OpenCV获取到的图像数据分配到所述选定mat对象；对所述选定mat对象中的图像数据进行图像处理操作；图像处理完成后释放所述选定mat对象，并将所述选定mat对象重新放入所述mat对象池。本发明能够降低内存的占用，提高mat对象的读取和写入的速度，从而提升软件的稳定性。

Description

基于OpenCV的内存管理方法、装置及终端
技术领域
本发明属于计算机技术领域，尤其涉及一种基于OpenCV的内存管理方法、装置及终端。
背景技术
OpenCV是一个开源的计算机视觉和机器学习软件库，Mat对象是OpenCV中用来存储图像信息的内存对象，Mat对象中除了存储图像的像素数据以外，还包括图片的其他属性，具体为宽、高、类型、维度、大小、深度等。在通过OpenCV进行图像处理时，需要将图像转换成Mat对象，因此，在图像处理的过程中，需要高速频繁的缓存Mat对象，对内存管理要求严格，管理不当很容易造成应用缓慢、卡顿甚至崩溃。
现有的针对OpenCV的内存管理方法包括两类，一类是在传统的c/c++开发语言中的手动分配和释放内存的管理方法，例如嵌入式的c/c++开发的程序；一类是自动内存管理，例如Java的基于堆的自动内存管理、.net的自动内存管理等。
现有的基于OpenCV的内存管理方法存在如下问题：内存占用量大且不稳定，导致软件的稳定性较差。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于OpenCV的内存管理方法、装置及终端，能够降低内存的占用，提高mat对象的读取和写入的速度，从而提升软件的稳定性。
本发明实施例的第一方面提供了一种基于OpenCV的内存管理方法，包括：
建立mat对象池，并在所述mat对象池中通过直接内存DirectMemory的方式对预设数量的mat对象进行数据存储；
从所述mat对象池中获取一个选定mat对象，将OpenCV获取到的图像数据分配到所述选定mat对象；
对所述选定mat对象中的图像数据进行图像处理操作；
图像处理完成后释放所述选定mat对象，并将所述选定mat对象重新放入所述mat对象池。
本发明实施例的第二方面提供了一种基于OpenCV的内存管理装置，该装置包括：mat对象池建立单元，图像数据分配单元，图像处理单元和mat对象释放单元；
所述mat对象池建立单元，用于建立mat对象池，并并在所述mat对象池中通过直接内存DirectMemory的方式对预设数量的mat对象进行数据存储；
所述图像数据分配单元，用于从所述mat对象池中获取一个选定mat对象，将OpenCV获取到的图像数据分配到所述选定mat对象；
所述图像处理单元，用于对所述选定mat对象中的图像数据进行图像处理操作；
所述mat对象释放单元，用于在图像处理完成后释放所述选定mat对象，并将所述选定mat对象重新放入所述mat对象池。
本发明实施例的第三方面提供了一种终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如任一项所述基于OpenCV的内存管理方法的步骤。
本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如任一项所述基于OpenCV的内存管理方法的步骤。
本发明与现有技术相比存在的有益效果是：本发明通过建立mat对象池，并在所述mat对象池中通过直接内存DirectMemory的方式对预设数量的mat对象进行数据存储；从所述mat对象池中获取一个选定mat对象，将OpenCV获取到的图像数据分配到所述选定mat对象；对所述选定mat对象中的图像数据进行图像处理操作；图像处理完成后释放所述选定mat对象，并将所述选定mat对象重新放入所述mat对象池。能够降低内存的占用，提高mat对象的读取和写入的速度，从而提升软件的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的基于OpenCV的内存管理方法的实现流程图；
图2是本发明实施例提供的基于OpenCV的内存管理装置的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的终端的示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图通过具体实施例来进行说明。
参见图1，其示出了本发明实施例提供的基于OpenCV的内存管理方法的实现流程图，详述如下：
S101，建立mat对象池，并在所述mat对象池中通过直接内存DirectMemory的方式对预设数量的mat对象进行数据存储。
可选的，采用如下方式建立mat对象池：
第一步，定义matPool对象池；
第二步，生成matPool池，伪代码如下：
For(i＝0；i<N；i++){
mat＝ByteBuffer.allocateDirect(1920*1080*3)；
将mat放入到对象池
}
可选的，OpenCV每秒获取N帧图像，所述预设数量大于等于N，可选的，在本发明实施例中，预设数量可设置为N，也可以设置为2N，N为正整数。
可选的，通过mat＝ByteBuffer.allocateDirect(X)对mat对象进行数据存储，其中，X为根据所述OpenCV获取到的图像的分辨率确定的预设值。
举例来说，目前常见的视频规格一般为1080P@30fps、1080P@60fps、2160P@30fps等。图像处理常用的为1080P@30fps，即分辨率为1920*1080的图像，每秒中30帧画面。
此时，N的值为30。
以1080P@30fps规格的视频为例，OpenCV对每一帧图像采用一个Mat对象进行存储。可选的，根据图像的分辨率设置预设值X＝1920*1080*3，则每一个Mat对象的内存大小为：1920*1080*3＝6220800(字节)，每秒中新增内存：6220800*30＝186624000(字节)＝177.978515625(兆字节)。
使用DirectMemory数据存储技术存储Mat对象，可以改变传统的java中基于堆内存自动内存管理，减少堆内存使用，并提升Mat对象的读取和写入访问速度。
S102，从所述mat对象池中获取一个选定mat对象，将OpenCV获取到的图像数据分配到所述选定mat对象。
可选的，将OpenCV获取到的图像数据copyto到所述选定mat对象，使用copyTo的方式，可以重复利用mat池中的已有mat对象，杜绝使用new的方式动态分配mat对象。从而可以将mat对象的数量严格控制在N个。同时由于不需要java的GC进行动态内存的回收，从而可以将jvm的堆内存使用限制在128M以内。
S103，对所述选定mat对象中的图像数据进行图像处理操作。
本步骤的实现可参照现有的基于OpenCV的图像处理，本发明实施例对此不再赘述。
S104，图像处理完成后释放所述选定mat对象，并将所述选定mat对象重新放入所述mat对象池。
将用完后的mat对象归还至mat对象池。
本发明将OpenCV引入到Java开发中，从而使用Java进行视频的解析和处理，并且，通过本发明提供的方法，与现有的Java的基于堆的自动内存管理方式相比，大大降低了内存的占用，提高了软件的稳定性。
以视频规格为1080P@30fps为例，通过现有的Java的基于堆的自动内存管理方法的平均内存为3214MB，通过本申请所提供的方法可将平均内存降低至470MB，内存平均节省85.38％，通过现有的Java的基于堆的自动内存管理方法的峰值内存为7128MB，通过本申请所提供的方法可将平均内存降低至470MB，内存平均节省93.41％。
由上可知，本发明通过建立mat对象池，并在所述mat对象池中通过直接内存DirectMemory的方式对预设数量的mat对象进行数据存储；从所述mat对象池中获取一个选定mat对象，将OpenCV获取到的图像数据分配到所述选定mat对象；对所述选定mat对象中的图像数据进行图像处理操作；图像处理完成后释放所述选定mat对象，并将所述选定mat对象重新放入所述mat对象池。能够降低内存的占用，提高mat对象的读取和写入的速度，从而提升软件的稳定性。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
以下为本发明的装置实施例，对于其中未详尽描述的细节，可以参考上述对应的方法实施例。
图2示出了本发明实施例提供的基于OpenCV的内存管理装置的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
如图2所示，基于OpenCV的内存管理装置2包括：mat对象池建立单元21，图像数据分配单元22，图像处理单元23和mat对象释放单元24；
所述mat对象池建立单元21，用于建立mat对象池，并并在所述mat对象池中通过直接内存DirectMemory的方式对预设数量的mat对象进行数据存储；
所述图像数据分配单元22，用于从所述mat对象池中获取一个选定mat对象，将OpenCV获取到的图像数据分配到所述选定mat对象；
所述图像处理单元23，用于对所述选定mat对象中的图像数据进行图像处理操作；
所述mat对象释放单元24，用于在图像处理完成后释放所述选定mat对象，并将所述选定mat对象重新放入所述mat对象池。
可选的，所述OpenCV每秒获取N帧图像，所述预设数量大于等于N，N为正整数。
可选的，所述mat对象池建立单元21还用于：
通过mat＝ByteBuffer.allocateDirect(X)对mat对象进行数据存储，其中，X为根据所述OpenCV获取到的图像的分辨率确定的预设值。
可选的，所述图像数据分配单元22用于：
将OpenCV获取到的图像数据copyto到所述选定mat对象。
由上可知，本发明提供的装置通过建立mat对象池，并在所述mat对象池中通过直接内存DirectMemory的方式对预设数量的mat对象进行数据存储；从所述mat对象池中获取一个选定mat对象，将OpenCV获取到的图像数据分配到所述选定mat对象；对所述选定mat对象中的图像数据进行图像处理操作；图像处理完成后释放所述选定mat对象，并将所述选定mat对象重新放入所述mat对象池。能够降低内存的占用，提高mat对象的读取和写入的速度，从而提升软件的稳定性。
图3是本发明实施例提供的终端的示意图。如图3所示，该实施例的终端3包括：处理器30、存储器31以及存储在所述存储器31中并可在所述处理器30上运行的计算机程序32。所述处理器30执行所述计算机程序32时实现上述各个基于OpenCV的内存管理方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤101至步骤104。或者，所述处理器30执行所述计算机程序32时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图2所示单元21至24的功能。
示例性的，所述计算机程序32可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器31中，并由所述处理器30执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序32在所述终端3中的执行过程。
所述终端3可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端可包括，但不仅限于，处理器30、存储器31。本领域技术人员可以理解，图3仅仅是终端3的示例，并不构成对终端3的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器30可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器31可以是所述终端3的内部存储单元，例如终端3的硬盘或内存。所述存储器31也可以是所述终端3的外部存储设备，例如所述终端3上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器31还可以既包括所述终端3的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器31用于存储所述计算机程序以及所述终端所需的其他程序和数据。所述存储器31还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于OpenCV的内存管理方法，其特征在于，包括：
建立mat对象池，并在所述mat对象池中通过直接内存DirectMemory的方式对预设数量的mat对象进行数据存储；
从所述mat对象池中获取一个选定mat对象，将OpenCV获取到的图像数据分配到所述选定mat对象；
对所述选定mat对象中的图像数据进行图像处理操作；
图像处理完成后释放所述选定mat对象，并将所述选定mat对象重新放入所述mat对象池。
2.根据权利要求1所述的一种基于OpenCV的内存管理方法，其特征在于，所述OpenCV每秒获取N帧图像，所述预设数量大于等于N，N为正整数。
3.根据权利要求1所述的一种基于OpenCV的内存管理方法，其特征在于，所述在所述mat对象池中通过直接内存DirectMemory的方式对预设数量的mat对象进行数据存储包括：
通过mat＝ByteBuffer.allocateDirect(X)对mat对象进行数据存储，其中，X为根据所述OpenCV获取到的图像的分辨率确定的预设值。
4.根据权利要求1所述的一种基于OpenCV的内存管理方法，其特征在于，所述将OpenCV获取到的图像数据分配到所述选定mat对象包括：
将OpenCV获取到的图像数据copyto到所述选定mat对象。
5.一种基于OpenCV的内存管理装置，其特征在于，该装置包括：mat对象池建立单元，图像数据分配单元，图像处理单元和mat对象释放单元；
所述mat对象池建立单元，用于建立mat对象池，并并在所述mat对象池中通过直接内存DirectMemory的方式对预设数量的mat对象进行数据存储；
所述图像数据分配单元，用于从所述mat对象池中获取一个选定mat对象，将OpenCV获取到的图像数据分配到所述选定mat对象；
所述图像处理单元，用于对所述选定mat对象中的图像数据进行图像处理操作；
所述mat对象释放单元，用于在图像处理完成后释放所述选定mat对象，并将所述选定mat对象重新放入所述mat对象池。
6.根据权利要求5所述的一种基于OpenCV的内存管理装置，其特征在于，所述OpenCV每秒获取N帧图像，所述预设数量大于等于N，N为正整数。
7.根据权利要求5所述的一种基于OpenCV的内存管理装置，其特征在于，所述mat对象池建立单元还用于：
通过mat＝ByteBuffer.allocateDirect(X)对mat对象进行数据存储，其中，X为根据所述OpenCV获取到的图像的分辨率确定的预设值。
8.根据权利要求5所述的一种基于OpenCV的内存管理装置，其特征在于，所述图像数据分配单元用于：
将OpenCV获取到的图像数据copyto到所述选定mat对象。
9.一种终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上的权利要求1至4中任一项所述基于OpenCV的内存管理方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上的权利要求1至4中任一项所述基于OpenCV的内存管理方法的步骤。
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