Question

我正在尝试创建一种方法，该方法将过滤掉给定灰度阈值以下的所有像素（如下所示，以下都是黑色，以上都是白色）。该方法有效，但速度不如我想象的那么快。

我决定使用Parallel课程，但无论我设置MaxDegreeOfParallelism我都没有获得任何速度优势。我也对位图执行了一些其他操作，无论MaxDegreeOfParallelism是什么，操作的总时间总是在170毫秒左右。调试时，执行此过滤所需的时间大约需要160毫秒，所以我认为总体差异会很明显。

我正在使用i7处理器，4个物理内核，8个逻辑内核。

代码：

Color black = System.Drawing.Color.FromArgb(0, 0, 0);
Color white = System.Drawing.Color.FromArgb(255, 255, 255);

int lowerBound = (int)((float)lowerBoundPercent * 255.0 / 100.0);
int upperBound = (int)((float)upperBoundPercent * 255.0 / 100.0);

int[][] border = new int[8][];
for (int i=0;i<8;i++)
{
    border[i] = new int[] { i*height/8, (i+1)*height/8-1};
}

Parallel.For(0, 8, new ParallelOptions { MaxDegreeOfParallelism = 8 }, i =>
    {
        for (int k = 0; k < width; k++)
        {
            for (int j = border[i][0]; j <= border[i][1]; j++)
            {
                Color pixelColor;
                int grayscaleValue;
                pixelColor = color[k][j];
                grayscaleValue = (pixelColor.R + pixelColor.G + pixelColor.B) / 3;
                if (grayscaleValue >= lowerBound && grayscaleValue <= upperBound)
                    color[k][j] = white;
                else
                    color[k][j] = black;
            }
        }
    });

color[][]是一个System.Drawing.Color的锯齿状数组。

问题：这是正常的吗？如果没有，我该怎么做才能改变它？

编辑：

像素提取：

Color[][] color;
color = new Color[bitmap.Width][];
for (int i = 0; i < bitmap.Width; i++)
{
    color[i] = new Color[bitmap.Height];
    for (int j = 0; j < bitmap.Height; j++)
    {
        color[i][j] = bitmap.GetOriginalPixel(i, j);
    }
}

Bitmap是我自己的类Bitmap的一个实例：

public class Bitmap
{
    System.Drawing.Bitmap processed;
    //...
    public Color GetOriginalPixel(int x, int y) { return processed.GetPixel(x, y); }
    //...
}

Answer 1

要回答关于为什么你的并行方法没有更快的主要问题，Parralel.For只从一个线程开始，然后添加更多的theads，因为它检测到更多的线程可能有利于加快工作，请注意，并行选项是 Max DegreeOfParallelism ，而不仅仅是 DegreeOfParallelism 。很简单，只有没有足够的循环迭代才能使足够的线程变得有效，你需要给每次迭代更少的工作。

尝试通过循环宽度而不是8个高度的块来为并行操作提供更多工作。

Color black = System.Drawing.Color.FromArgb(0, 0, 0);
Color white = System.Drawing.Color.FromArgb(255, 255, 255);

int lowerBound = (int)((float)lowerBoundPercent * 255.0 / 100.0) * 3;
int upperBound = (int)((float)upperBoundPercent * 255.0 / 100.0) * 3;

Parallel.For(0, width, k =>
    {
        for (int j = 0; j < height; j++)
        {
                Color pixelColor;
                int grayscaleValue;
                pixelColor = color[k][j];
                grayscaleValue = (pixelColor.R + pixelColor.G + pixelColor.B);
                if (grayscaleValue >= lowerBound && grayscaleValue <= upperBound)
                    color[k][j] = white;
                else
                    color[k][j] = black;
        }
    });

我不会同时做宽度和高度，你可能会遇到相反的问题，即不给每次迭代足够的工作。

我强烈建议你去下载并阅读Patterns for Parallel Programming，在讨论你应该给Parallel.For做多少工作时，它会进入这个确切的例子。从C＃版本的第26页底部开始，查看“非常小的循环体”和“太细粒度，太细粒度”反模式看看你正在运行的确切问题。

此外，我将使用LockBits来读取和取出像素数据，而不是像我们在评论中讨论的那样使用GetPixel和SetPixel。

Answer 2

使用LockBits我设法将时间从约165毫秒减少到每帧约55毫秒。然后我继续做了一些研究，并在不安全的上下文和Parallel.For循环中将LockBits与指针操作结合起来。结果代码：

位图类：

public class Bitmap
{
    System.Drawing.Bitmap processed;
    public System.Drawing.Bitmap Processed { get { return processed; } set { processed = value; } }
    // ...
}

方法：

int lowerBound = 3*(int)((float)lowerBoundPercent * 255.0 / 100.0);
int upperBound = 3*(int)((float)upperBoundPercent * 255.0 / 100.0);

System.Drawing.Bitmap bp = bitmap.Processed;

int width = bitmap.Width;
int height = bitmap.Height;

Rectangle rect = new Rectangle(0, 0, width, height);
System.Drawing.Imaging.BitmapData bpData = bp.LockBits(rect, System.Drawing.Imaging.ImageLockMode.ReadWrite, bp.PixelFormat);

unsafe
{
    byte* s0 = (byte*)bpData.Scan0.ToPointer();
    int stride = bpData.Stride;

    Parallel.For(0, height, y1 =>
    {
        int posY = y1 * stride;
        byte* cpp = s0 + posY;

        for (int x =0; x<width; x++)
        {
            int total = cpp[0] + cpp[1] + cpp[2];
            if (total >= lowerBound && total <= upperBound)
            {
                cpp[0] = 255;
                cpp[1] = 255;
                cpp[2] = 255;
                cpp[3] = 255;
            }
            else
            {
                cpp[0] = 0;
                cpp[1] = 0;
                cpp[2] = 0;
                cpp[3] = 255;
            }

            cpp += 4;
        }
    });
}

bp.UnlockBits(bpData);

通过Parallel.For循环中的这种工作划分，代码在1-5毫秒内执行，这意味着加速大约70倍！

我试着让4x和8x的循环块更大，时间范围仍然是1-5ms，所以我不会进入那个。无论如何，循环足够快。

非常感谢你的回答，斯科特，并感谢大家在评论中的意见。

并行类不提供任何加速

2 个答案: