以最快的速度获取字符串中图像的所有像素数据

Posted 2023-02-22

【中文标题】以最快的速度获取字符串中图像的所有像素数据

【英文标题】：Get all pixel data of an image in a string as quickly as possible

【发布时间】：2021-05-07 19:31:24

【问题描述】：

我需要在字符串中获取图像的所有像素数据，每个像素占用 6 个字符，每个 RGB 通道 2 个，我将它们存储在 HEX 中，因此 0-255 可以写为 00- FF，因此，例如，全白像素为“ffffff”，全黑像素为“000000”。

这是我目前拥有的代码，使用 OpenCV，288x160 图像大约需要 300 毫秒：

Mat image = imread("image.jpg");

resize(image, image, Size(288, 160));

Vec3b buf;

stringstream ss;

auto start = high_resolution_clock::now();

for (int i = 0; i < image.rows; i++) 
    for (int j = 0; j < image.cols; j++) 
        buf = image.at<Vec3b>(i, j);
        ss << hex << setfill('0') << setw(2) << (int) buf[0] << setw(2) << (int) buf[1] << setw(2) << (int) buf[2];
    


string output = ss.str();

auto stop = high_resolution_clock::now();

auto duration = duration_cast<milliseconds>(stop - start);

cout << "Execution time: " << duration.count() << " ms" << endl;

还有其他更好/更快的方法吗？我知道这个概念本身效率不高，但我真的需要从中得到一个字符串，300ms 并不是那么糟糕，但越快越好

【参考方案1】：

如果速度是一个问题，那么完全摆脱stringstream，只需手动填充string，使用一些位移来计算十六进制数字，例如：

Mat image = imread("image.jpg");
resize(image, image, Size(288, 160));

const char *hexDigits = "0123456789abcdef";

auto start = high_resolution_clock::now();

string output((image.rows * image.cols) * 6, '\0');
size_t idx = 0;

for (int i = 0; i < image.rows; ++i) 
    for (int j = 0; j < image.cols; ++j) 
        Vec3b &buf = image.at<Vec3b>(i, j);
        for(int k = 0; k < 3; ++k) 
            uchar ch = buf[k];
            output[idx++] = hexDigits[(ch >> 4) & 0x0F];
            output[idx++] = hexDigits[ch & 0x0F];
        
    


auto stop = high_resolution_clock::now();

auto duration = duration_cast<milliseconds>(stop - start);

cout << "Execution time: " << duration.count() << " ms" << endl;

或者，这个循环可能会减少几毫秒，因为不必为每个单独的像素调用image.at()：

for (int i = 0; i < image.rows; ++i) 
    Vec3b *buf = image.ptr<Vec3b>(i, 0);
    const Vec3b* buf_end = buf + image.cols;
    while (buf != buf_end) 
        for(int k = 0; k < 3; ++k) 
            uchar ch = (*buf)[k];
            output[idx++] = hexDigits[(ch >> 4) & 0x0F];
            output[idx++] = hexDigits[ch & 0x0F];
        
        ++buf;
    

【讨论】：

这个解决方案真的很好用，现在同一张图片的执行时间大约是20ms，我只有一个问题，我们不需要在字符串的大小上加1来解释'\0'？我对 C++ tbh 并没有真正的经验，我只知道一点 C

"我们不需要在字符串的大小上加 1 来说明 '\0' 吗？" - 不，std::string 不是 C细绳。它将在内部为您处理'\0'。