c++ - 在 C++ 中加速图像过滤器

Question

我用 C++ 编写了一个图像过滤器。它采用 256 行的 32bpp 位图的每个像素(将像素逐行存储在连续数组中)，对其在 5x5 区域内的相邻像素执行操作，并生成 4 个输出像素，使图像的分辨率为原始分辨率的 2 倍图像。这一切都在 CPU 上完成。

过滤器的运行速度没有我希望的那么快。我需要它始终在 16 毫秒以下运行。我可以通过多线程加速它，还是开销会不一致并且可能总共花费超过 16 毫秒的时间？有没有其他方法可以加快速度？

如果多线程可以加速，那么实现越具体越好。任何代码示例将不胜感激!

Answer 1

听起来您的问题是“普通并行”，因此多线程肯定可以帮助实现近乎线性的改进。这是一个经典的数据 segmentation 问题。您可以将图像 segmentation 为 N 个区域(N = 您想要的线程数)。每个区域都需要图像的 (Dimension/N+4) 像素(每个区域将有一些重叠像素，“Ghost Cells”，以容纳您正在应用的 5x5 内核)。然后所有线程都写入公共(public)“输出”区域的特定区域。由于线程不与它们的输出区域重叠，因此您不需要任何互斥锁或锁定。

例如，如果您有一张 256x256 的图像并且您使用 4 个线程:

• 每个线程都得到一个 (256/4 + 4) = 68 像素的 strip 。它们自己独特的 64 像素区域和每侧 2 个额外像素。他们计算中心的 64 像素区域(外部像素仅用于 5x5 卷积核)
• 或者，每个线程得到一个 132x132 的 block (每边 128x128 + 4)，并执行相同的操作。

这是一种经典的 MPI segmentation 技术，但在许多其他库中也很容易实现。