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我有以下关于计算刚性变换的更快方法的问题(是的,我知道我可以简单地使用库,但需要自己编写代码)。
我需要为给定图像中的每个 x,y 计算 x' 和 y'。我的主要瓶颈是所有坐标的点积(之后的插值不是问题)。目前我实现了三个选项:
列表理解
result = np.array([[np.dot(matrix, np.array([x, y, 1])) for x in xs] for y in ys])
简单的双for
循环
result = np.zeros((Y, X, 3))
for x in xs:
for y in ys:
result[y, x, :] = np.dot(matrix, np.array([x, y, 1]))
np.ndenumerate
result = np.zeros((Y, X, 3))
for (y, x), value in np.ndenumerate(image):
result[y, x, :] = np.dot(matrix, np.array([x, y, 1]))
在 512x512 图像中最快的方法是列表理解(比 np.ndenumerate
快 1.5 倍,比 double for 循环快 1.1 倍)。
有什么方法可以更快地做到这一点?
最佳答案
借自this post
,创建 1D
数组而不是 2D
或 3D
网格并将它们用于即时 broadcasted
的想法操作以提高内存效率,从而获得性能优势,这是一种方法 -
out = ys[:,None,None]*matrix[:,1] + xs[:,None]*matrix[:,0] + matrix[:,2]
如果您使用 xs
和 ys
覆盖 512x512
大小的图像的所有索引,我们将使用 np 创建它们.arange
,像这样 -
ys = np.arange(512)
xs = np.arange(512)
运行时测试
函数定义-
def original_listcomp_app(matrix, X, Y): # Original soln with list-compr.
ys = np.arange(Y)
xs = np.arange(X)
out = np.array([[np.dot(matrix, np.array([x, y, 1])) for x in xs] \
for y in ys])
return out
def indices_app(matrix, X, Y): # @Eric's soln
coords_ext = np.empty((Y, X, 3))
coords_ext[...,[1,0]] = np.rollaxis(np.indices((Y, X)), 0, start=3)
coords_ext[...,2] = 1
result = np.matmul(coords_ext,matrix.T)
return result
def broadcasting_app(matrix, X, Y): # Broadcasting based
ys = np.arange(Y)
xs = np.arange(X)
out = ys[:,None,None]*matrix[:,1] + xs[:,None]*matrix[:,0] + matrix[:,2]
return out
时间和验证-
In [242]: # Inputs
...: matrix = np.random.rand(3,3)
...: X,Y = 512, 512
...:
In [243]: out0 = original_listcomp_app(matrix, X, Y)
...: out1 = indices_app(matrix, X, Y)
...: out2 = broadcasting_app(matrix, X, Y)
...:
In [244]: np.allclose(out0, out1)
Out[244]: True
In [245]: np.allclose(out0, out2)
Out[245]: True
In [253]: %timeit original_listcomp_app(matrix, X, Y)
1 loops, best of 3: 1.32 s per loop
In [254]: %timeit indices_app(matrix, X, Y)
100 loops, best of 3: 16.1 ms per loop
In [255]: %timeit broadcasting_app(matrix, X, Y)
100 loops, best of 3: 9.64 ms per loop
关于python - 刚性转换 - Python - 加速,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/40790219/
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