c - 优化循环遍历像素的代码

Question

我得到了一个 200x200 的图像，作为像素的字节数组(每个像素 3 个字节，代表 RGB 值)。我想选择所有边界点，定义为非白色的点，并且位于图像的边界上或具有不同颜色的相邻像素。

为此编写了简单的 C 代码:

int i = 0, row = 0, column = 0, width3 = width*3;
char r,g,b;
while (i < length) {

    r = pixels[i], g = pixels[i+1], b = pixels[i+2];

    if (r != -1 || g != -1 || b != -1) { // Not white
        // Check for border point
        if (column == 0 || column == width-1 || row == 0 || row == height-1
            || r != pixels[i-3] || r != pixels[i+3] || r != pixels[i-width3] || r != pixels[i+width3]
            || g != pixels[i-2] || g != pixels[i+4] || g != pixels[i-width3+1] || g != pixels[i+width3+1]
            || b != pixels[i-1] || b != pixels[i+5] || b != pixels[i-width3+2] || b != pixels[i+width3+2]) {
            // Border point
        }
    }

    i += 3;

    if (++column == width) {
        column = 0;
        row++;
        // printf("new row");
    }

}

现在我想知道如何尽可能加快速度。 要么我可以使用 GPU，但是从 GPU 传输内存和向 GPU 传输内存非常昂贵。

由于我对任何类型的优化技术(例如 openCV 中使用的优化技术)都是全新的，所以我想知道是否有任何方法可以使我的代码段更快。

(有关更多上下文；我想将图像上每个非白色对象的边界点解释为可见对象的“轮廓”，然后使用 Douglas-Peucker 将轮廓近似为多边形)

Answer 1

一些微优化:

• 重新组织行上的循环以仅访问完全位于图像内部的像素对，这样您就无需测试列索引和行索引；

• 不测试左右:如果两个像素不同，一次比较就足够了；

• 如果您检测到边界点(它们只是图像区域的一小部分)，则仅测试白色；

您的 12 次比较测试(将减少到 6 次)可能是有效的，因为它使用快捷逻辑(以便所有测试仅在统一区域执行)。您可以尝试将其换成无分支表达式，它总是会完整执行，但会避免代价高昂的条件分支:使用 r0 - r1 | g0 - g1 | b0 - b1，对于相同的颜色仅为零。

或者更好的是，一次加载整个像素作为整数值，计算适当的偏移量，对它们进行异或并屏蔽掉额外的字节:(*(unsigned int*)pixels ^ *(unsigned int*) (像素 + 3)) >> 8.

如果这还不够，你可以考虑使用 vector 指令集(SSE/AVX)，但这是另一个故事。