Vektorisierung von for-Schleifen bei der Bildbearbeitung

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Chaos391

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Verfasst am: 24.02.2017, 11:59 Titel: Vektorisierung von for-Schleifen bei der Bildbearbeitung

Hallo ihr Lieben!
Ich bin ein Neuling in Sachen Programmierung+ Matlab und würde mich deshalb sehr über Hilfe von Euch freuen.
Mein momentanes Projekt dreht sich um Bilverarbeitungen und ich bin gerade dabei ein bestehendes Programm zu verbessern/verschnellern. Ich habe gelesen, dass for-Schleifen von Matlab meist sehr langsam bearbeitet werden, weshalb ich gern den folgenden Code vektorisieren würde. Leider weiß ich noch nicht genau wie das funktioniert.
Der Code lautet:

Code:

for i=1:frames_y
if i<=frames_x

sum_col_x=sum(roi_rotate_volume_x(:,:,i));
norm_sum_x=sum_col_x/quantile(sum_col_x,0.70);
matrix_sum_x=repmat(norm_sum_x,1000,1);
matrix_sum_x=matrix_sum_x./max(max(matrix_sum_x));
summe_x(:,:,i)=double(roi_rotate_volume_x(:,:,i))./(matrix_sum_x);
...
end
...
end

Funktion ohne Link?

Könnte mir jemand erklären, wie ich dabei am besten vorgehe?

Liebe Grüße
Chaos391

Jan S

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Verfasst am: 25.02.2017, 19:41 Titel: Re: Vektorisierung von for-Schleifen bei der Bildbearbeitung

Hallo Chaos391,

Zitat:

Ich habe gelesen, dass for-Schleifen von Matlab meist sehr langsam bearbeitet werden, ...

Das ist ein Gerücht, dass sich wohl noch lange halten wird. Seit Matlab 6.5 beschleunigt Matlabs JIT Schleifen deutlich. Es hängt seit dem vom einzelfall ab, ob der Overhead für die Schleife oder der zum Erzeugen temporärer Arrays überwiegt.

Code:

matrix_sum_x=repmat(norm_sum_x,1000,1);
matrix_sum_x=matrix_sum_x./max(max(matrix_sum_x));
summe_x(:,:,i)=double(roi_rotate_volume_x(:,:,i))./(matrix_sum_x);

Funktion ohne Link?

Dies lässt sich deutlich beschleunigen: Hier wird ein Vector zunächst zu einer Matrix aufgeblasen, und danach der maximale Wert gesucht. Es ist billiger, gleich im Vektor zu suchen und die Division per BSXFUN durchzuführen:

Code:

matrix_sum_x = norm_sum_x;
matrix_sum_x = matrix_sum_x ./ max(matrix_sum_x);
summe_x(:,:,i) = double(bsxfun(@ldivide, roi_rotate_volume_x(:,:,i)), matrix_sum_x);

Funktion ohne Link?

Ist summe_x pre-alloziert vor der Schleife? Das iterative Vergrößern eines Arrays vergeudet jede Menge Resourcen.

Gruß, Jan

Chaos391

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Verfasst am: 27.02.2017, 10:07 Titel:

Vielen Dank für die Antwort. Ich habe Deinen Vorschlag, Jan S, heute ausprobiert. Leider hat dieser nichts verbessert. Mein Code dauert 1,34 Sekunden, während dein Code 1,37 Sekunden braucht. Summe_x wurde vor der Schleife in ihrer Größe vordefiniert. Also daran kann es nicht liegen. Hat jemand vielleicht noch eine andere Idee?

Jan S

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Verfasst am: 27.02.2017, 14:29 Titel:

Hallo Chaos391,

Optimierungen lassen sich kaum im Blindflug leisten. Kannst Du ein lauffähiges Programm zusammen mit typischen Inputs posten?
Was sagt der Profiler zum Bottleneck des Codes?

Gruß, Jan

Chaos391

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Verfasst am: 28.02.2017, 09:32 Titel:

Guten Morgen,
die Schleife, die ich optimieren möchte, ist ein Teil eines größeren Programms. Ich weiß nicht genau, wie ich das posten soll, damit ihr damit etwas anfangen könnt. Ich poste einfach mal die Funktion, in der die Schleife zu finden ist. Vielleicht reicht das ja schon?

Code:

function [ vorderkante_x, hinterkante_x, columns_x,frames_x] = edgedetection_donorcorneaVOCT(roi_rotate_volume_x, opening_threshold, maxarea, center_threshold )
%
[rows_x, columns_x, frames_x] = size(roi_rotate_volume_x);
structure_elem1 = strel('disk',10);
SE_tophat = strel('disk',45);
vorderkante_x = zeros(frames_x, columns_x+44, 'double');
hinterkante_x=vorderkante_x;
summe_x = roi_rotate_volume_x;

for i=20:220
sum_col_x=sum(roi_rotate_volume_x(:,:,i));
norm_sum_x=sum_col_x/quantile(sum_col_x,0.70);
matrix_sum_x=repmat(norm_sum_x,1000,1);
matrix_sum_x=matrix_sum_x./max(max(matrix_sum_x));
summe_x(:,:,i)=double(roi_rotate_volume_x(:,:,i))./(matrix_sum_x);

% background noise elimination
filt_x = medfilt2(summe_x(:,:,i), [10 10]);

% contrast range adjustment: 0-65535 --> 0-1
filt_adjusted_x = imadjust(filt_x,[min(min(double(filt_x)))/65535; max(max(double(filt_x)))/65535],[0; 1]);

% opening: dilation(erosion)
erode_x = imerode(filt_adjusted_x,structure_elem1);
opening_x = imdilate(erode_x,structure_elem1);

% remove steady component (opening_threshold) in the opening picture
mean_opening_x = mean(mean(opening_x(:,:)));
opening_x(opening_x(:,:) < mean_opening_x*opening_threshold) = 0;

% remove small particle noise (< maxarea) in the opening picture
open_x = uint16(bwareaopen(opening_x, maxarea)).*opening_x;

% remove central reflection brightness
mean_open_x = mean(open_x(:,(ceil(columns_x/2)-200):(ceil(columns_x/2)+200)));
rep_open_x= repmat(mean_open_x,rows_x,1);
indx_x = open_x(:,(ceil(columns_x/2)-200):(ceil(columns_x/2)+200)) > rep_open_x.*center_threshold;
indx_x=uint16(indx_x);
open_new_x = open_x;
open_new_x(:,(ceil(columns_x/2)-200):(ceil(columns_x/2)+200)) = open_x(:,(ceil(columns_x/2)-200):(ceil(columns_x/2)+200)).*indx_x;

% noise elimination & edge preservation
open_filt_x = medfilt2(open_new_x,[10 10]);
open_filt_adjusted_x = imadjust(open_filt_x);

% fill up depleted corneal areas
fill_x = imfill(open_filt_adjusted_x,'holes');

% Tophat-transformation: closing of shadowed areas
% padding
padded_x = padarray(fill_x,[22 22]);

% Tophat-transformation of complement image: opening of the shadowings
tophat_x = imtophat(imcomplement(padded_x),SE_tophat);

% subtract opened shadowings from the original image
tophat2_x = padded_x+tophat_x;

% Canny edge detection
canny_x = edge(tophat2_x, 'Canny', [0 0.25]);

% assembling of the edges as surface data
[vorderkante_x(i,:), hinterkante_x(i,:)] = kanteVOCT(canny_x);
end

end

Funktion ohne Link?

Das entsprechende Workspace habe als Datei angehängt. Funktioniert es so?
Liebe Grüße
Chaos391

Chaos391

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Verfasst am: 28.02.2017, 09:35 Titel:

Das mit der Datei anhängen hat leider nicht funktioniert. Deshalb hier die wichtigsten Werte:
roi_rotate_volume_x=1000x1200x256 uint16
opening_threshold=1.1
maxarea=100
center_threshold=1.1

Bei den Thresholds bin ich mir noch nicht ganz sicher, ob diese so bleiben.
Liebe Grüße
Chaos391

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Verfasst am: 02.03.2017, 11:10 Titel:

Niemand eine Idee? Sad

Chaos391

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Verfasst am: 02.03.2017, 15:38 Titel:

Laut dem Profiler ist wohl der Median Filter der Bösewicht Twisted Evil

Aber den muss ich ja nutzen?


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