c++ - 同时重新排序和旋转图像的高效方法

Question

为了快速加载 jpeg，我为 turbojpeg 实现了一个 .mex-wrapper 以有效地将(大)jpeg 读入 MATLAB。对于 4000x3000 像素的图像，实际解码只需要大约 120 毫秒(而不是 5 毫秒)。然而，像素排序是 RGBRGBRGB... ，而 MATLAB 需要一个 [W x H x 3] 矩阵，它在内存中是一个 W*H*3 数组，其中第一个 WH 条目对应于红色，第二个 WH 条目对应于绿色，最后一个 WH 条目为蓝色。此外，图像从左上角到右下角围绕轴进行镜像。

重排循环的直接实现如下:

// buffer contains mirrored and scrambled output of turbojpe
// outImg contains image matrix for use in MATLAB
// imgSize is an array containing {H,W,3}
for(int j=0; j<imgSize[1]; j++) {
    for(int i=0; i<imgSize[0]; i++) {
        curIdx = j*imgSize[0] + i;
        curBufIdx = (i*imgSize[1] + j)*3;
        outImg[curIdx] = buffer[curBufIdx++];
        outImg[curIdx + imgSize[0]*imgSize[1] ] = buffer[curBufIdx++];
        outImg[curIdx + 2*imgSize[0]*imgSize[1] ] = buffer[curBufIdx];    
    }
}

它可以工作，但大约需要 120 毫秒(而不是 20 毫秒)，大约与实际解码一样长。关于如何使此代码更高效的任何建议？

由于错误，我更新了处理时间。

Answer 1

编辑: 99% 的 C 库将按行优先存储图像，这意味着如果您从 turbojpeg 获得 3 x WH(二维数组)，您可以将其视为 3 x W x H(上面的预期输入)。在此表示中，像素先横向读取，然后向下读取。您需要他们在 MATLAB 中先阅读再阅读。您还需要将像素顺序 (RGBRGBRGB...) 转换为平面顺序 (RRRR....GGGGG....BBBBB...)。解决方案是 permute(reshape(I,3,W,H),[3 2 1])。

---

这是其中一种情况，其中 MATLAB 的 permute命令可能会比您在短时间内手工编写的任何代码都快(至少比所示循环快 50%)。我通常避开使用 mexCallMATLAB 的解决方案，但我认为这可能是一个异常(exception)。但是，输入是 mxArray，这可能会带来不便。无论如何，下面是如何执行 permute(I,[3 2 1]):

#include "mex.h"

int computePixelCtoPlanarMATLAB(mxArray*& imgPermuted, const mxArray* img)
{
    mxArray *permuteRHSArgs[2];
    // img must be row-major (across first), pixel order (RGBRGBRGB...)
    permuteRHSArgs[0] = const_cast<mxArray*>(img);
    permuteRHSArgs[1] = mxCreateDoubleMatrix(1,3,mxREAL);

    // output is col-major, planar order (rows x cols x 3)
    double *p = mxGetPr(permuteRHSArgs[1]);
    p[0] = 3;
    p[1] = 2;
    p[2] = 1;

    return mexCallMATLAB(1, &imgPermuted, 2, permuteRHSArgs, "permute");
}

void mexFunction( int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, const mxArray *prhs[] ) {
    // do some argument checking first (not shown)
    // ...

    computePixelCtoPlanarMATLAB(plhs[0], prhs[0]);
}

或者在 MATLAB 中自己调用 permute(I,[3 2 1])。

首先从 3xWH 变为 3xWxH 的 reshape 怎么样？只要告诉代码，它真的是 3xWxH! reshape 不移动数据 - 它只是告诉 MATLAB 将给定的数据缓冲区视为特定大小。