Как оптимизировать класс обработки изображений

Question

У меня есть следующий класс, который обрабатывает растровое изображение, чтобы поместить на него искажение типа «рыбий глаз».

Я запустил свое приложение через TraceView и обнаружил, что практически все время обработки затрачивается на цикл по растровому изображению.
Один разработчик предложил не использовать float, так как это замедлит работу графики. Также использование math.pow () и ceil () не нужно?
В настоящий момент для размещения эффекта путем циклического прохождения всего растрового изображения требуется около 42 секунд, да секунд:)
Я пытался заменить плавающие на целые, и это сократило время до 37 секунд, но эффект больше не присутствует на растровом изображении.
Аргумент k изначально является float и устанавливает уровень искажения, например 0,0002F, если я передаю int, эффект не работает.

Может кто-нибудь указать мне правильное направление, как оптимизировать этот процесс? После того, как я оптимизировал его, я хотел бы изучить, возможно, не циклический просмотр всего растрового изображения и, возможно, размещение ограничивающего прямоугольника вокруг эффекта или использование алгоритма ниже, который определяет, находится ли пиксель внутри круга с радиусом 150.

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

[обновление] Я создал массивы как переменную экземпляра и создал их в конструкторе Filter (). Это то, что вы имели в виду? Приложение работало на 84 секундах (ошибка), но теперь работает на 69 секундах. похоже, что GC не вышел из системы.

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

Answer 1

Прежде всего - измерьте некоторые части вашей функции и посмотрите, где находятся узкие места.Не пытайтесь оптимизировать с помощью догадок.

Сказав это, я теперь попытаюсь выполнить указанное задание:)

Выполнение sqrt() на пиксель довольно дорого - вы сравниваете сконстанта, поэтому вместо этого возведите в квадрат константу и сравните квадратное значение со следующим:

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

Также использование pow(x,2) для возведения в квадрат чего-либо, вероятно, вызывает библиотечную функцию для pow(), преобразовывая ваш floatс double с, выполнение общего алгоритма повышения мощности и преобразование обратно в float с.Просто используйте x*x вместо.

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

Answer 2

Из того, что я вижу, ваш код выполняет следующие действия:

for (every pixel in bitmap){
    getPixel();
    ...do something to pixel...
    setPixel();
}

Вызовы функций getPixel() и setPixel() относительно дороги. Вместо того, чтобы вызывать их снова и снова в цикле, вы можете попытаться получить все пиксели в массив, используя getPixels () , а затем получить доступ к каждому пикселю через массив. Обратитесь к этому ответу .

Если этого по-прежнему недостаточно, попробуйте кодировать вышеперечисленное в C ++ через NDK .

Answer 3

Одна вещь, которую вы можете попробовать, - это избегать создания / воссоздания массивов int в 'sampleImage' и 'getARGB', создавая их один раз вне двух вложенных циклов и передавая их в эти методы.Это не будет лучшей практикой с точки зрения сопровождения кода.Однако это позволит избежать повторного создания объекта, инициализации массива и издержек на сборку мусора.Они, как правило, намного дороже, чем арифметические операции в оставшейся части кода.