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java - 如何优化图像处理类

转载作者：塔克拉玛干更新时间：2023-11-02 22:59:08

我有以下处理位图以在其上放置鱼眼失真的类。

我已通过 TraceView 运行我的应用程序，发现几乎所有处理时间都花在循环位图上。
一位开发人员建议不要使用 float ，因为这会减慢涉及图形的速度。也不需要使用 math.pow() 和 ceil() 吗？
目前通过遍历整个位图来放置效果大约需要 42 秒，是的秒:)
我试过用整数替换 float ，这将时间减少到 37 秒，但效果不再出现在位图上。
arg k 最初是一个 float 并设置失真级别，例如 0.0002F，如果我传递一个 int，则效果不起作用。

谁能为我指明如何优化此流程的正确方向？一旦我优化了它，我想研究一下，也许不是循环遍历整个位图，而是在效果周围放置一个边界框，或者使用下面的算法来确定像素是否在半径为 150 的圆内。

class Filters{
    float xscale;
    float yscale;
    float xshift;
    float yshift;
    int [] s;
    private String TAG = "Filters";
    long getRadXStart = 0;
    long getRadXEnd = 0;
    long startSample = 0;
    long endSample = 0;
    public Filters(){

        Log.e(TAG, "***********inside filter constructor");
    }

    public Bitmap barrel (Bitmap input, float k){
        //Log.e(TAG, "***********INSIDE BARREL METHOD ");

        float centerX=input.getWidth()/2; //center of distortion
        float centerY=input.getHeight()/2;

        int width = input.getWidth(); //image bounds
        int height = input.getHeight();

        Bitmap dst = Bitmap.createBitmap(width, height,input.getConfig() ); //output pic
       // Log.e(TAG, "***********dst bitmap created ");
          xshift = calc_shift(0,centerX-1,centerX,k);

          float newcenterX = width-centerX;
          float xshift_2 = calc_shift(0,newcenterX-1,newcenterX,k);

          yshift = calc_shift(0,centerY-1,centerY,k);

          float newcenterY = height-centerY;
          float yshift_2 = calc_shift(0,newcenterY-1,newcenterY,k);

          xscale = (width-xshift-xshift_2)/width;
        //  Log.e(TAG, "***********xscale ="+xscale);
          yscale = (height-yshift-yshift_2)/height;
        //  Log.e(TAG, "***********yscale ="+yscale);
        //  Log.e(TAG, "***********filter.barrel() about to loop through bm");
          /*for(int j=0;j<dst.getHeight();j++){
              for(int i=0;i<dst.getWidth();i++){
                float x = getRadialX((float)i,(float)j,centerX,centerY,k);
                float y = getRadialY((float)i,(float)j,centerX,centerY,k);
                sampleImage(input,x,y);
                int color = ((s[1]&0x0ff)<<16)|((s[2]&0x0ff)<<8)|(s[3]&0x0ff);
    //            System.out.print(i+" "+j+" \\");

                dst.setPixel(i, j, color);

              }
            }*/

          int origPixel;
          long startLoop = System.currentTimeMillis();
          for(int j=0;j<dst.getHeight();j++){
              for(int i=0;i<dst.getWidth();i++){
                 origPixel= input.getPixel(i,j);
                 getRadXStart = System.currentTimeMillis();
                float x = getRadialX((float)j,(float)i,centerX,centerY,k);
                getRadXEnd= System.currentTimeMillis();

                float y = getRadialY((float)j,(float)i,centerX,centerY,k);

                sampleImage(input,x,y);

                int color = ((s[1]&0x0ff)<<16)|((s[2]&0x0ff)<<8)|(s[3]&0x0ff);
    //            System.out.print(i+" "+j+" \\");

                if( Math.sqrt( Math.pow(i - centerX, 2) + ( Math.pow(j - centerY, 2) ) ) <= 150 ){
                dst.setPixel(i, j, color);
                }else{
                    dst.setPixel(i,j,origPixel);
                }
              }
            }
          long endLoop = System.currentTimeMillis();
          long loopDuration = endLoop - startLoop;
          long radXDuration = getRadXEnd - getRadXStart;
          long sampleDur = endSample - startSample;

          Log.e(TAG, "sample method took "+sampleDur+"ms");
          Log.e(TAG, "getRadialX took "+radXDuration+"ms");
          Log.e(TAG, "loop took "+loopDuration+"ms");

        //  Log.e(TAG, "***********filter.barrel()  looped through bm about to return dst bm");
        return dst;
    }

    void sampleImage(Bitmap arr, float idx0, float idx1)
    {
         startSample = System.currentTimeMillis();
        s = new int [4];
      if(idx0<0 || idx1<0 || idx0>(arr.getHeight()-1) || idx1>(arr.getWidth()-1)){
        s[0]=0;
        s[1]=0;
        s[2]=0;
        s[3]=0;
        return;
      }

      float idx0_fl=(float) Math.floor(idx0);
      float idx0_cl=(float) Math.ceil(idx0);
      float idx1_fl=(float) Math.floor(idx1);
      float idx1_cl=(float) Math.ceil(idx1);

      int [] s1 = getARGB(arr,(int)idx0_fl,(int)idx1_fl);
      int [] s2 = getARGB(arr,(int)idx0_fl,(int)idx1_cl);
      int [] s3 = getARGB(arr,(int)idx0_cl,(int)idx1_cl);
      int [] s4 = getARGB(arr,(int)idx0_cl,(int)idx1_fl);

      float x = idx0 - idx0_fl;
      float y = idx1 - idx1_fl;

      s[0]= (int) (s1[0]*(1-x)*(1-y) + s2[0]*(1-x)*y + s3[0]*x*y + s4[0]*x*(1-y));
      s[1]= (int) (s1[1]*(1-x)*(1-y) + s2[1]*(1-x)*y + s3[1]*x*y + s4[1]*x*(1-y));
      s[2]= (int) (s1[2]*(1-x)*(1-y) + s2[2]*(1-x)*y + s3[2]*x*y + s4[2]*x*(1-y));
      s[3]= (int) (s1[3]*(1-x)*(1-y) + s2[3]*(1-x)*y + s3[3]*x*y + s4[3]*x*(1-y));

      endSample = System.currentTimeMillis();
    }

    int [] getARGB(Bitmap buf,int x, int y){

        int rgb = buf.getPixel(y, x); // Returns by default ARGB.
        int [] scalar = new int[4];
        scalar[0] = (rgb >>> 24) & 0xFF;
        scalar[1] = (rgb >>> 16) & 0xFF;
        scalar[2] = (rgb >>> 8) & 0xFF;
        scalar[3] = (rgb >>> 0) & 0xFF;
        return scalar;
    }

    float getRadialX(float x,float y,float cx,float cy,float k){

      x = (x*xscale+xshift);
      y = (y*yscale+yshift);
      float res = x+((x-cx)*k*((x-cx)*(x-cx)+(y-cy)*(y-cy)));
      return res;
    }

    float getRadialY(float x,float y,float cx,float cy,float k){

      x = (x*xscale+xshift);
      y = (y*yscale+yshift);
      float res = y+((y-cy)*k*((x-cx)*(x-cx)+(y-cy)*(y-cy)));
      return res;
    }

    float thresh = 1;

    float calc_shift(float x1,float x2,float cx,float k){

      float x3 = (float)(x1+(x2-x1)*0.5);
      float res1 = x1+((x1-cx)*k*((x1-cx)*(x1-cx)));
      float res3 = x3+((x3-cx)*k*((x3-cx)*(x3-cx)));

      if(res1>-thresh && res1 < thresh)
        return x1;
      if(res3<0){
        return calc_shift(x3,x2,cx,k);
      }
      else{
        return calc_shift(x1,x3,cx,k);
      }
    }



}// end of filters class

[更新]我已经将数组创建为实例变量，并在 Filter() 构造函数中实例化了它们。这是你的意思吗？该应用程序运行时间为 84 秒(错误)，但现在运行时间为 69 秒。似乎也没有 GC 注销。

class Filters{
    private float xscale;
    private float yscale;
    private float xshift;
    private float yshift;
    private int [] s;
    private int [] scalar;
    private int [] s1;
    private int [] s2;
    private int [] s3;
    private int [] s4;
    private String TAG = "Filters";
    long getRadXStart = 0;
    long getRadXEnd = 0;
    long startSample = 0;
    long endSample = 0;
    public Filters(){

        Log.e(TAG, "***********inside filter constructor");
        s = new int[4];
        scalar = new int[4];
        s1 = new int[4];
        s2 = new int[4];
        s3 = new int[4];
        s4 = new int[4];
    }

    public Bitmap barrel (Bitmap input, float k){
        //Log.e(TAG, "***********INSIDE BARREL METHOD ");
        Debug.startMethodTracing("barrel");

        float centerX=input.getWidth()/2; //center of distortion
        float centerY=input.getHeight()/2;

        int width = input.getWidth(); //image bounds
        int height = input.getHeight();

        Bitmap dst = Bitmap.createBitmap(width, height,input.getConfig() ); //output pic
       // Log.e(TAG, "***********dst bitmap created ");
          xshift = calc_shift(0,centerX-1,centerX,k);

          float newcenterX = width-centerX;
          float xshift_2 = calc_shift(0,newcenterX-1,newcenterX,k);

          yshift = calc_shift(0,centerY-1,centerY,k);

          float newcenterY = height-centerY;
          float yshift_2 = calc_shift(0,newcenterY-1,newcenterY,k);

          xscale = (width-xshift-xshift_2)/width;
        //  Log.e(TAG, "***********xscale ="+xscale);
          yscale = (height-yshift-yshift_2)/height;
        //  Log.e(TAG, "***********yscale ="+yscale);
        //  Log.e(TAG, "***********filter.barrel() about to loop through bm");
          /*for(int j=0;j<dst.getHeight();j++){
              for(int i=0;i<dst.getWidth();i++){
                float x = getRadialX((float)i,(float)j,centerX,centerY,k);
                float y = getRadialY((float)i,(float)j,centerX,centerY,k);
                sampleImage(input,x,y);
                int color = ((s[1]&0x0ff)<<16)|((s[2]&0x0ff)<<8)|(s[3]&0x0ff);
    //            System.out.print(i+" "+j+" \\");

                dst.setPixel(i, j, color);

              }
            }*/

          int origPixel;
          long startLoop = System.currentTimeMillis();
          for(int j=0;j<dst.getHeight();j++){
              for(int i=0;i<dst.getWidth();i++){
                 origPixel= input.getPixel(i,j);
                 getRadXStart = System.currentTimeMillis();
                float x = getRadialX((float)j,(float)i,centerX,centerY,k);
                getRadXEnd= System.currentTimeMillis();

                float y = getRadialY((float)j,(float)i,centerX,centerY,k);

                sampleImage(input,x,y);

                int color = ((s[1]&0x0ff)<<16)|((s[2]&0x0ff)<<8)|(s[3]&0x0ff);
    //            System.out.print(i+" "+j+" \\");

                if( Math.sqrt( Math.pow(i - centerX, 2) + ( Math.pow(j - centerY, 2) ) ) <= 150 ){
                dst.setPixel(i, j, color);
                }else{
                    dst.setPixel(i,j,origPixel);
                }
              }
            }
          long endLoop = System.currentTimeMillis();
          long loopDuration = endLoop - startLoop;
          long radXDuration = getRadXEnd - getRadXStart;
          long sampleDur = endSample - startSample;

          Log.e(TAG, "sample method took "+sampleDur+"ms");
          Log.e(TAG, "getRadialX took "+radXDuration+"ms");
          Log.e(TAG, "loop took "+loopDuration+"ms");

        //  Log.e(TAG, "***********filter.barrel()  looped through bm about to return dst bm");
          Debug.stopMethodTracing();
        return dst;

    }

    void sampleImage(Bitmap arr, float idx0, float idx1)
    {
         startSample = System.currentTimeMillis();
       // s = new int [4];
      if(idx0<0 || idx1<0 || idx0>(arr.getHeight()-1) || idx1>(arr.getWidth()-1)){
        s[0]=0;
        s[1]=0;
        s[2]=0;
        s[3]=0;
        return;
      }

      float idx0_fl=(float) Math.floor(idx0);
      float idx0_cl=(float) Math.ceil(idx0);
      float idx1_fl=(float) Math.floor(idx1);
      float idx1_cl=(float) Math.ceil(idx1);

     /* int [] s1 = getARGB(arr,(int)idx0_fl,(int)idx1_fl);
      int [] s2 = getARGB(arr,(int)idx0_fl,(int)idx1_cl);
      int [] s3 = getARGB(arr,(int)idx0_cl,(int)idx1_cl);
      int [] s4 = getARGB(arr,(int)idx0_cl,(int)idx1_fl);*/

       s1 = getARGB(arr,(int)idx0_fl,(int)idx1_fl);
       s2 = getARGB(arr,(int)idx0_fl,(int)idx1_cl);
       s3 = getARGB(arr,(int)idx0_cl,(int)idx1_cl);
       s4 = getARGB(arr,(int)idx0_cl,(int)idx1_fl);

      float x = idx0 - idx0_fl;
      float y = idx1 - idx1_fl;

      s[0]= (int) (s1[0]*(1-x)*(1-y) + s2[0]*(1-x)*y + s3[0]*x*y + s4[0]*x*(1-y));
      s[1]= (int) (s1[1]*(1-x)*(1-y) + s2[1]*(1-x)*y + s3[1]*x*y + s4[1]*x*(1-y));
      s[2]= (int) (s1[2]*(1-x)*(1-y) + s2[2]*(1-x)*y + s3[2]*x*y + s4[2]*x*(1-y));
      s[3]= (int) (s1[3]*(1-x)*(1-y) + s2[3]*(1-x)*y + s3[3]*x*y + s4[3]*x*(1-y));

      endSample = System.currentTimeMillis();
    }

    int [] getARGB(Bitmap buf,int x, int y){

        int rgb = buf.getPixel(y, x); // Returns by default ARGB.
       // int [] scalar = new int[4];
        scalar[0] = (rgb >>> 24) & 0xFF;
        scalar[1] = (rgb >>> 16) & 0xFF;
        scalar[2] = (rgb >>> 8) & 0xFF;
        scalar[3] = (rgb >>> 0) & 0xFF;
        return scalar;
    }

    float getRadialX(float x,float y,float cx,float cy,float k){

      x = (x*xscale+xshift);
      y = (y*yscale+yshift);
      float res = x+((x-cx)*k*((x-cx)*(x-cx)+(y-cy)*(y-cy)));
      return res;
    }

    float getRadialY(float x,float y,float cx,float cy,float k){

      x = (x*xscale+xshift);
      y = (y*yscale+yshift);
      float res = y+((y-cy)*k*((x-cx)*(x-cx)+(y-cy)*(y-cy)));
      return res;
    }

    float thresh = 1;

    float calc_shift(float x1,float x2,float cx,float k){

      float x3 = (float)(x1+(x2-x1)*0.5);
      float res1 = x1+((x1-cx)*k*((x1-cx)*(x1-cx)));
      float res3 = x3+((x3-cx)*k*((x3-cx)*(x3-cx)));

      if(res1>-thresh && res1 < thresh)
        return x1;
      if(res3<0){
        return calc_shift(x3,x2,cx,k);
      }
      else{
        return calc_shift(x1,x3,cx,k);
      }
    }



}// end of filters class

最佳答案

首先 - 测量功能的某些部分，看看瓶颈在哪里。不要通过猜测来尝试和优化。

话虽如此，我现在将尝试完成上述任务 :)

对每个像素执行 sqrt() 非常昂贵 - 您要与常数进行比较，因此，取常数的平方并将平方值与其进行比较:

if( ( Math.pow(i - centerX, 2) + ( Math.pow(j - centerY, 2) ) ) <= 150*150 ){

还使用 pow(x,2) 来计算某些东西的平方可能是调用 pow() 的库函数，转换你的 float到 doubles，做一个通用的 power-raising 算法并转换回 floats。只需使用 x*x 即可。

if(((i-centerX)*(i-centerX) + (j-centerY)*(j-centerY)) <= 150){

关于java - 如何优化图像处理类，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/6403434/

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