如何加速算法（二值化、积分图像）答案

【问题标题】：How to speed up algorithm (Binarization, integral image)如何加速算法（二值化、积分图像）
【发布时间】：2010-02-17 12:38:20
【问题描述】：

我根据这个网址描述的积分图像算法编写了这个程序

http://people.scs.carleton.ca/~roth/iit-publications-iti/docs/gerh-50002.pdf

有什么方法可以更快地完成这段代码？

指针比动态数组快得多？

procedure TForm1.bBinarizationClick(Sender: TObject);
var
  iX1, iY1,
  iX2, iY2,
  ii, jj,
  s, s2,
  iSum, iCount,  index,
  iHeight, iWidth : Integer;
  iSize: Integer;

  row : ^TRGBTriple;
  black : TRGBTriple;
  aIntegralIm: array  of Integer;
  aGrays : array of Byte;

  startTime : Cardinal;

begin
  iWidth := bBitmap.Width;
  iHeight := bBitmap.Height;
  iSize := iWidth * iHeight;

  SetLength(aGrays, iSize);
  SetLength(aIntegralIm, iSize);

  black.rgbtRed  := (clBlack and $0000FF);
  black.rgbtGreen := (clBlack and $00FF00) shr 8;
  black.rgbtBlue := (clBlack and $FF0000) shr 16;

  bBitmap2.Canvas.Brush.Color := clWhite;
  bBitmap2.Canvas.FillRect(Rect(0, 0, bBitmap2.Width, bBitmap2.Height));

  s := Round(iWidth / TrackBar2.Position);
    s2 := Round(s / 2);

  startTime := GetTickCount();

  index := 0;

  for ii := 0 to iHeight - 1 do begin
     row := bBitmap.ScanLine[ii];
     for jj := 0 to iWidth - 1 do begin
       aGrays[index] := ((row.rgbtRed * 77 + row.rgbtGreen * 150 + row.rgbtBlue * 29) shr 8);
       inc(index);
       inc(row);
     end;
  end;


  for ii := 0 to iWidth - 1 do begin
     iSum := 0;
     for jj := 0 to iHeight - 1 do begin
       index := jj*iWidth+ii;
       iSum := iSum + aGrays[index];
       if ii = 0 then aIntegralIm[index] := iSum
       else aIntegralIm[index] := aIntegralIm[index - 1] + iSum;
     end;
  end;


  for jj := 0 to iHeight - 1 do begin
     row := bBitmap2.ScanLine[jj];
     for ii := 0 to iWidth - 1 do begin

       index := jj*iWidth+ii;

       iX1 := ii-s2;
       iX2 := ii+s2;
       iY1 := jj-s2;
       iY2 := jj+s2;

       if (iX1 < 0) then iX1 := 0;
         if (iX2 >= iWidth) then  iX2 := iWidth-1;
           if (iY1 < 0) then  iY1 := 0;
             if (iY2 >= iHeight) then  iY2 := iHeight-1;

       iCount := (iX2 - iX1) * (iY2 - iY1);

       iSum := aIntegralIm[iY2*iWidth+iX2]
              - aIntegralIm[iY1*iWidth+iX2]
              - aIntegralIm[iY2*iWidth+iX1]
              + aIntegralIm[iY1*iWidth+iX1];

       if (aGrays[index] * iCount) < (iSum * (100 - TrackBar1.Position) / 100) then  row^ :=  black;

       inc(row);

     end;
  end;

  ePath.Text :=  'Time: ' + inttostr(GetTickCount() - startTime) + ' ms';

  imgOryginal.Picture.Bitmap.Assign(bBitmap2);

end;

【问题讨论】：

你需要解释这个算法的作用，以便人们帮助你。
谢谢，我把 url 附加到算法描述中

标签： delphi

【解决方案1】：

你至少可以做一些简单的事情：

预先计算 (100 - TrackBar1.Position) 到一个变量中
而不是除法：/ 100 使用 * 100 在另一边。您可能不需要任何浮点值。
使用以下查找表（顺便解释一下标识？）：

代码：

if (iX1 < 0) then iX1 := 0;
if (iX2 >= iWidth) then  iX2 := iWidth-1;
if (iY1 < 0) then  iY1 := 0;
if (iY2 >= iHeight) then  iY2 := iHeight-1;

尽量保持索引和icremnet，减而不是乘：index := jj*iWidth+ii;

【讨论】：

感谢您的帮助。但是你认为我应该使用指针而不是动态数组，并做一些指针增量？
指针肯定更快，所以你可以使用它们。如果禁用范围检查，它已经为基于索引的访问减少了一些 CPU 周期，但它仍然会更慢。

【解决方案2】：

我的猜测是第二个循环有点慢。

诀窍是避免一直在第二个循环中重新计算所有内容

如果 S 是常数（我的意思是相对于循环，不是绝对的）

iy1,iy2 仅随 main(jj) 循环而变化，iy1*width（和 iy2*width）也是如此。预先计算它们，或者以与行相同的方式优化它们。（每行预计算一次，中间递增）
将ii循环改为三个循环：
- ix1=0 的第一位
- 第二个 ix1=ii-s ix2=ii+s;
- ix1=ii-s 和 ix2=iwidth-1 的第三个

这消除了循环中的大量检查，只需执行一次。

为条件创建一个专用循环 if (aGrays[index] * iCount)
在灰度计算循环中引入指针，这样您就不必重新计算每个像素的索引（但例如仅用于行循环，每个像素递增一个 ptr）

如果你有耐心，你还可以预先计算行间的跳跃。请记住，abs(scanline[j]-scanline[i])-width 是衡量每行对齐字节数的指标。

更高级的是优化算法级别的缓存效果。看 rotating bitmaps. In code 了解这是如何工作的。那里也演示了一些指针技巧（但仅适用于 8 位元素）

【讨论】：

【解决方案3】：

我会首先使用分析器来找出 CPU 使用重新分区，以找出最能从优化中受益的代码的最小部分。然后我会根据结果调整努力。如果某些代码代表了 90% 的 CPU 负载并且被执行了无数次，那么即使是极端的措施（使用内联汇编语言重新编码一些序列）也可能是有意义的。

【讨论】：

【解决方案4】：

使用优秀且免费的SamplingProfiler 找出代码中的瓶颈。然后再次优化并运行分析器以找到下一个瓶颈。这种方法比猜测需要优化的内容要好得多，因为即使是专家也经常对此有误。

【讨论】：