Android opengl着色器程序将图像从相机复制到SSBO，用于TF lite GPU推断

Tensorflow lite gpu委托文档提供了在Android中使用Opengl和SSBO运行tflite推理的更快方法[3]。该文档提供了创建SSBO并将其与 图像已在GPU中。我们如何从android live camera复制或转换图像，并使用OpenGL着色器代码将其复制到SSBO？当我们只是将CPU内存转储到SSBO时，性能会比 正常的gpu委托执行。那么，将相机图像传递给SSBO以使tflite推断更快的正确或最有效的方法是什么

在下面的代码中，我们尝试将相机帧转换为位图 然后将其转换为纹理，最后将其复制到SSBO。然而，这种方法比普通的GPU委托执行管道（数据从CPU复制到GPU的管道）慢得多，这是一种开销。其目的是降低成本 CPU到GPU复制图像数据，方法是使图像数据在GPU内存中可用，然后将其传递给模型。 我们能够使用标准GPU委托推理机制以40-50毫秒的速度运行模型[1]；而这需要90-100毫秒 使用上述SSBO方法（未优化）。上述定时指的是 在tensorflow lite中运行解释器.run（）方法的时间。 此外，这种SSBO机制似乎只适用于OpenGLES3.1或更高版本

理想的用例（如tensorflow所建议的）如下[2]：

以表面纹理的形式获取摄影机输入

创建OpenGL着色器存储缓冲区对象（SSBO）

使用

GPUDelegate.bindGLBufferToSensor（）

将该SSBO与输入张量关联

编写一个小型着色器程序，将[1]的表面纹理有效地转储到[2]的SSBO中。

运行推断

我们可以获取原始字节的相机帧，或者将其转换为纹理，甚至将其渲染到曲面视图。 但我们无法实现tensorflow所建议的加速

Android代码：

public int[] initializeShaderBuffer(){
        android.opengl.EGLContext eglContext = eglGetCurrentContext();
        int[] id = new int[1];
        GLES31.glGenBuffers(id.length, id, 0);
        GLES31.glBindBuffer(GL_SHADER_STORAGE_BUFFER, id[0]);
        GLES31.glBufferData(GL_SHADER_STORAGE_BUFFER, 257*257*3*4, null, GLES31.GL_STREAM_COPY);

        GLES31.glBindBuffer(GL_SHADER_STORAGE_BUFFER, 0);// unbind
        return id;
    }

@Override
    public void onSurfaceCreated(GL10 glUnused, EGLConfig config) {
.....
.....

mTextureDataHandle0 = TextureHelper.loadTexture(mActivityContext,
                R.drawable.srcim);//No error

}


@Override
    public void onDrawFrame(GL10 glUnused) {





        int inputSsboId = initializeShaderBuffer()[0];

        interpreter = new Interpreter(GLActivity.tfliteModel);

        Tensor inputTensor = interpreter.getInputTensor(0);
        GpuDelegate gpuDelegate = new GpuDelegate();
        gpuDelegate.bindGlBufferToTensor(inputTensor, inputSsboId);
        interpreter.modifyGraphWithDelegate(gpuDelegate);



final int computeShaderHandle = ShaderHelper.compileShader(
                GLES31.GL_COMPUTE_SHADER, fragmentShader);//No error
            mProgramHandle = ShaderHelper.createAndLinkProgram(vertexShaderHandle,
                    computeShaderHandle);//No error 

mTextureUniformHandle0 = GLES31.glGetUniformLocation(mProgramHandle,
            "u_Texture0");


/**
         * First texture map
         */
        // Set the active texture0 unit to texture unit 0.
        GLES31.glActiveTexture(GLES31.GL_TEXTURE0 );

        // Bind the texture to this unit.
        GLES31.glBindTexture(GLES31.GL_TEXTURE_2D, mTextureDataHandle0);

        // Tell the texture uniform sampler to use this texture in the shader by
        // binding to texture unit 0.
        GLES31.glUniform1i(mTextureUniformHandle0, 0);


        GLES31.glBindBufferRange(GL_SHADER_STORAGE_BUFFER, 1, inputSsboId, 0, 257*257*3*4);

        GLES31.glUseProgram(mProgramHandle);
        if(compute==1)//Always set to 1
            GLES31.glDispatchCompute(16,16,1);

        GLES31.glBindBuffer(GL_SHADER_STORAGE_BUFFER, 0);  // unbind
        GLES31.glBindTexture(GLES31.GL_TEXTURE_2D, 0);  // unbind


        //Tflite code ...


        byte [][] outputArray = new byte [1][66049];//size based on model output
        Log.d("GPU_CALL_RUN","DONE");
        long oms1=System.currentTimeMillis();
        interpreter.run(null,outputArray);

        long cms1=System.currentTimeMillis();
        Log.d("TIME_RUN_MODEL",""+(cms1-oms1));

        Log.d("OUTVAL", Arrays.deepToString(outputArray));

}

计算着色器：-

#version 310 es
layout(local_size_x = 16, local_size_y = 16) in;
layout(binding = 0) uniform sampler2D u_Texture0;
layout(std430) buffer;
layout(binding = 1) buffer Output { float elements[]; } output_data;
void main() {
    ivec2 gid = ivec2(gl_GlobalInvocationID.xy);
    //if (gid.x >= 257 || gid.y >= 257) return;
    vec3 pixel = texelFetch(u_Texture0, gid, 0).xyz;
    int linear_index = 3 * (gid.y * 257 + gid.x);
    output_data.elements[linear_index + 0] = pixel.x;
    output_data.elements[linear_index + 1] = pixel.y;
    output_data.elements[linear_index + 2] = pixel.z;
}

---

没有简单的方法可以直接将SurfaceTexture转储到SSBO。最简单的路径是SurfaceTexture->GlTexture->SSBO。TFLite GPU团队还试图引入另一个API（bindGlTextureToTensor），但在此之前，我使用了一个着色器程序进行GlTexutre->SSBO转换：

    #version 310 es

    layout(local_size_x = 16, local_size_y = 16) in;
    layout(binding = 0) uniform sampler2D input_texture;
    layout(std430) buffer;
    layout(binding = 1) buffer Output { float elements[]; } output_data;

    void main() {
      ivec2 gid = ivec2(gl_GlobalInvocationID.xy);
      if (gid.x >= 224 || gid.y >= 224) return;
      vec3 pixel = texelFetch(input_texture, gid, 0).xyz;
      int linear_index = 3 * (gid.y * 224 + gid.x);
      output_data.elements[linear_index + 0] = pixel.x;
      output_data.elements[linear_index + 1] = pixel.y;
      output_data.elements[linear_index + 2] = pixel.z;
    }

---

请注意，这是用于输入张量大小为224x224x3的MobileNet v1。

为什么您甚至需要一个着色器？难道你不能通过将SSBO绑定为PBO并执行

glGetTexImage

，直接将纹理数据复制到SSBO中吗？除非……OpenGL ES没有PBOs，这将是非常不幸的。