摘要

CANN生态下的ops-cv是专为图像处理、目标检测打造的NPU硬件优化算子库，核心实现计算机视觉网络在NPU上的高效加速计算，是CV模型落地Ascend NPU的核心底层组件。该仓库以C++为核心开发语言（占比78.74%），辅以CMake、Shell、Python完成工程构建与轻量调用，封装了CV任务全流程高频算子，针对NPU架构做并行计算优化，无需开发者手动适配硬件，大幅降低YOLO、Faster R-CNN等主流CV模型的NPU部署成本。

一、仓库定位：NPU端CV任务的“硬件加速算子底座”

ops-cv聚焦图像处理、目标检测两大核心CV场景，核心解决通用CV算子在NPU上适配性差、算力利用率低的问题，为上层CV应用提供可直接调用的NPU原生加速算子，覆盖从图像预处理到检测后处理的全流程，兼容各类嵌入式、云端NPU设备，是CANN生态中CV任务高效落地NPU的必备组件。

核心能力：

• 图像处理算子：图像缩放、裁剪、通道转换、归一化等预处理操作；
• 目标检测算子：非极大值抑制（NMS）、锚框生成、检测框坐标映射等后处理核心操作；
• NPU硬件优化：针对NPU多核并行架构做算子逻辑设计，充分释放硬件算力；
• 工程化适配：支持CMake跨平台构建，提供C++/Python多语言调用接口，适配主流CV框架。

二、核心数据流：NPU端目标检测全流程算子执行

三、代码架构与核心实现

ops-cv工程架构简洁，按“接口定义-核心实现-工程构建-示例调用”分层设计，适配NPU端开发与集成需求，核心结构如下：

ops-cv/
├── include/          # C++核心接口头文件
│   └── ops_cv/
│       ├── preprocess.h  # 图像处理算子接口
│       └── detection.h   # 目标检测算子接口
├── src/              # 算子核心实现（C++为主）
│   ├── preprocess/   # 图像处理算子实现
│   └── detection/    # 目标检测算子实现
├── cmake/            # CMake构建配置文件
├── scripts/          # Shell构建/调用脚本
├── python/           # Python轻量调用封装
└── examples/         # 算子集成示例
    └── nms_demo.cpp  # NMS算子使用示例

核心接口定义（include/ops_cv/detection.h）

基于C++的面向对象设计，封装标准化算子接口，兼顾NPU端执行效率与集成扩展性：

#ifndef OPS_CV_DETECTION_H
#define OPS_CV_DETECTION_H

#include <vector>
#include <cstdint>

namespace ops_cv {
// 检测框基础结构体，适配NPU端检测任务通用格式
struct DetectBox {
    float xmin;  // 左上角x坐标
    float ymin;  // 左上角y坐标
    float xmax;  // 右下角x坐标
    float ymax;  // 右下角y坐标
    float score; // 检测置信度
    int32_t cls; // 类别ID
};

/**
 * @brief NPU硬件优化版非极大值抑制算子
 * @param boxes 输入待筛选检测框集合
 * @param iou_thresh IOU阈值，0~1之间
 * @return 去重后的检测框集合
 */
std::vector<DetectBox> nms(const std::vector<DetectBox>& boxes, float iou_thresh);

/**
 * @brief 适配YOLO系列的锚框生成算子
 * @param input_h 模型输入高度
 * @param input_w 模型输入宽度
 * @param strides 模型下采样步长
 * @param anchors 预设锚框尺寸
 * @return 生成的锚框坐标集合
 */
std::vector<std::vector<float>> generate_anchors(int32_t input_h, int32_t input_w,
                                                 const std::vector<int32_t>& strides,
                                                 const std::vector<std::vector<float>>& anchors);
} // namespace ops_cv

#endif // OPS_CV_DETECTION_H

四、集成示例（examples/nms_demo.cpp）

以目标检测核心的NMS算子为例，展示ops-cv在NPU端检测后处理的快速集成方式，直接基于CMake构建即可运行：

#include <iostream>
#include <vector>
#include "ops_cv/detection.h"

using namespace ops_cv;
using namespace std;

int main() {
    // 模拟NPU模型推理输出的重叠检测框
    vector<DetectBox> raw_boxes = {
        {10.0f, 20.0f, 100.0f, 120.0f, 0.96f, 0},
        {12.0f, 22.0f, 102.0f, 122.0f, 0.89f, 0},
        {150.0f, 160.0f, 220.0f, 230.0f, 0.93f, 1},
        {250.0f, 260.0f, 320.0f, 330.0f, 0.91f, 2}
    };

    // 调用ops-cv NPU优化版NMS算子，IOU阈值0.5
    vector<DetectBox> nms_boxes = nms(raw_boxes, 0.5f);

    // 输出结果
    cout << "NMS前检测框数量：" << raw_boxes.size() << endl;
    cout << "NMS后检测框数量：" << nms_boxes.size() << endl;
    for (const auto& box : nms_boxes) {
        cout << "类别：" << box.cls << " 置信度：" << box.score
             << " 坐标：(" << box.xmin << "," << box.ymin << ")~("
             << box.xmax << "," << box.ymax << ")" << endl;
    }

    return 0;
}

// 编译运行命令
// mkdir build && cd build && cmake .. && make nms_demo
// ./nms_demo

五、总结

ops-cv作为CANN生态专为NPU打造的CV专用算子库，以C++为核心实现了图像处理与目标检测的全流程高频算子，并针对NPU架构做了深度的硬件并行优化，让CV任务在NPU上的算力利用率大幅提升。其标准化的C++接口、便捷的CMake构建方式，让开发者无需关注NPU硬件的底层适配细节，只需聚焦上层CV业务逻辑，即可快速实现各类图像处理、目标检测模型在NPU上的加速部署，是CANN生态中CV任务落地NPU的核心支撑组件。

相关链接

• CANN组织链接：https://atomgit.com/cann
• ops-cv仓库链接：https://atomgit.com/cann/ops-cv