Come posso accelerare questa classe di istogrammi?

Question

Questo dovrebbe calcolare l'istogramma di un'immagine in scala di grigi a 8 bit. Con una bitmap di prova 1024x770, CreateTime termina a circa 890 ms. Come posso farlo andare (molto, molto) più velocemente?

EDIT: dovrei menzionare che questo non calcola l'istogramma, ma estrae solo i valori dalla bitmap. Quindi avrei dovuto chiedere, qual è il modo più veloce per recuperare tutti i valori dei pixel da un'immagine in scala di grigio a 8 bit?

public class Histogram {

    private static int[,] values;

    public Histogram(Bitmap b) {
        var sw = Stopwatch.StartNew();
        values = new int[b.Width, b.Height];

        for (int w = 0; w < b.Width; ++w) {
            for (int h = 0; h < b.Height; ++h) {
                values[w, h] = b.GetPixel(w, h).R;
            }
        }

        sw.Stop();
        CreateTime = (sw.ElapsedTicks /
            (double)Stopwatch.Frequency) * 1000;
    }

    public double CreateTime { get; set; }
}

Answer 1

L'algoritmo di base dell'istogramma è simile a:

int[] hist = new hist[256];
//at this point dont forget to initialize your vector with 0s.

for(int i = 0; i < height; ++i)
{
   for(int j = 0 ; j < widthl ++j)
   {
        hist[ image[i,j] ]++;
   }
}

L'algoritmo somma il numero di pixel con valore 0 che hai, quanti con valore = 1 e così via. L'idea di base è quella di utilizzare il valore di pixel come indice nella posizione dell'istogramma in cui conterai.

Ho una versione di questo algoritmo scritta per C # usando un codice non gestito (che è veloce) Non so se sia più veloce della tua ma non esiti a prenderlo e testare, ecco il codice:

    public void Histogram(double[] histogram, Rectangle roi)
    {
        BitmapData data = Util.SetImageToProcess(image, roi);

        if (image.PixelFormat != PixelFormat.Format8bppIndexed)
            return;

        if (histogram.Length < Util.GrayLevels)
            return;

        histogram.Initialize();
        int width = data.Width;
        int height = data.Height;
        int offset = data.Stride - width;

        unsafe
        {
            byte* ptr = (byte*)data.Scan0;

            for (int y = 0; y < height; ++y)
            {
                for (int x = 0; x < width; ++x, ++ptr)
                    histogram[ptr[0]]++;

                ptr += offset;
            }
        }
        image.UnlockBits(data);         
    }

    static public BitmapData SetImageToProcess(Bitmap image, Rectangle roi)
    {
        if (image != null)
            return image.LockBits(
                roi,
                ImageLockMode.ReadWrite,
                image.PixelFormat);

        return null;
    }

Spero di poterti aiutare.

Answer 2

Ti consigliamo di utilizzare il metodo Bitmap.LockBits per accedere ai dati pixel. Questo è un buon riferimento al processo. In sostanza, dovrai usare il codice non sicuro per scorrere i dati bitmap.

Answer 3

Ecco una versione copia / pastable della funzione che ho creato con questo thread.

Il codice non sicuro prevede che la bitmap sia Format24bppRgb e, in caso contrario, convertirà la bitmap in quel formato e opererà sulla versione clonata.

Nota che la chiamata a image.Clone () verrà lanciata se passi una bitmap usando un formato pixel indicizzato, come Format4bppIndexed.

Sono necessari ~ 200ms per ottenere un istogramma da un'immagine 9100x2048 sulla mia macchina di sviluppo.

    private long[] GetHistogram(Bitmap image)
    {
        var histogram = new long[256];

        bool imageWasCloned = false;

        if (image.PixelFormat != PixelFormat.Format24bppRgb)
        {
            //the unsafe code expects Format24bppRgb, so convert the image...
            image = image.Clone(new Rectangle(0, 0, image.Width, image.Height), PixelFormat.Format24bppRgb);
            imageWasCloned = true;
        }

        BitmapData bmd = null;
        try
        {
            bmd = image.LockBits(new Rectangle(0, 0, image.Width, image.Height), ImageLockMode.ReadOnly,
                                 PixelFormat.Format24bppRgb);

            const int pixelSize = 3; //pixels are 3 bytes each w/ Format24bppRgb

            //For info on locking the bitmap bits and finding the 
            //pixels using unsafe code, see http://www.bobpowell.net/lockingbits.htm
            int height = bmd.Height;
            int width = bmd.Width;
            int rowPadding = bmd.Stride - (width * pixelSize);
            unsafe
            {
                byte* pixelPtr = (byte*)bmd.Scan0;//starts on the first row
                for (int y = 0; y < height; ++y)
                {
                    for (int x = 0; x < width; ++x)
                    {
                        histogram[(pixelPtr[0] + pixelPtr[1] + pixelPtr[2]) / 3]++;
                        pixelPtr += pixelSize;//advance to next pixel in the row
                    }
                    pixelPtr += rowPadding;//advance ptr to the next pixel row by skipping the padding @ the end of each row.
                }
            }
        }
        finally
        {
            if (bmd != null)
                image.UnlockBits(bmd);
            if (imageWasCloned)
                image.Dispose();
        }

        return histogram;
    }