Como posso acelerar esta classe histograma?

Question

Isto é suposto para calcular o histograma de uma imagem em tons de cinza de 8 bits. Com um bitmap 1024x770 teste, CreateTime acaba em 890ms ao redor. Como posso fazer isso ir (muito, muito) mais rápido?

EDIT: devo mencionar que esta verdade não calcular o histograma, no entanto, ele só obtém os valores para fora do bitmap. Então, eu realmente deveria ter perguntado, qual é a maneira mais rápida de recuperar todos os valores de pixel de uma imagem em tons de cinza de 8 bits?

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

O algoritmo básico histograma é algo como:

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] ]++;
   }
}

As somas algoritmo quantos pixels com o valor 0 você tem, quantos com valor = 1 e assim por diante. A idéia básica é usar o valor do pixel como o índice para a posição do histograma onde você vai contar.

Eu tenho uma versão deste algoritmo escrito para C # usando código não gerenciado (que é rápido) Eu não sei se é mais rápido do que o seu, mas fique à vontade para levá-la e testar, aqui está o código:

    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;
    }

Espero que eu possa ajudá-lo.

Answer 2

Você vai querer usar o método Bitmap.LockBits para acessar os dados de pixel. Este é uma boa referência sobre o processo. Essencialmente, você está indo para necessidade de código unsafe uso para iterar sobre os dados de bitmap.

Answer 3

Aqui está uma cópia versão / colável da função que eu vim acima w / com base em on esta discussão.

O código inseguro espera que o bitmap para ser Format24bppRgb, e se não for, ele vai converter o bitmap para esse formato e operar na versão clonada.

Note que a chamada para image.Clone () irá lançar se você passar em um bitmap usando um formato de pixel indexado, como Format4bppIndexed.

Toma ~ 200ms para obter um histograma de uma imagem 9100x2048 na minha máquina dev.

    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;
    }