OpenCV 함수 at( )과 포인터 사용간의 시간 차이

OpenCV 성능향상을 위한 포인터(Pointer) 사용

함수 at( )의 문제점

이미지의 각 픽셀값을 바꿀 때

함수 at( )을 사용했다.

기능상으로는 아무 문제가 없지만, 속도가 느린 단점이 있다.

예를 들어, 다음과 같은 컬러이미지를 반전하는 경우를

생각해보자.

원본 컬러영상

반전한 컬러이미지

함수 at( )을 이용한 이미지 반전코드

	for (int r = 0; r < image_rows; r++)
	{
		for (int c = 0; c < image_cols; c++)
		{
			for (int ch = 0; ch < 3; ch++)
			{
				outputImg.at<Vec3b>(r, c)[ch] = 255 - outputImg.at<Vec3b>(r, c)[ch];
			}
		}
	}

각 픽셀에 대해,

픽셀별로 R, G, B 채널에 대해서 반전시키면 된다.

그런데, 사실 이 방법은 

시간이 오래 걸린다.

시간측정방법

코드가 수행하는데 걸리는 시간을 측정하기 위해서는

함수 getTickCount( )를 이용하면 된다.

	const int64 start = getTickCount();
        .....
	int64 elapsed = (getTickCount() - start);

함수 at( )을 이용하여, 반전이미지 만드는데 걸리는 시간

함수 getTickCount( )를 이용해서

측정한 시간은 평균적으로 210,000 tick 정도 된다.

포인터를 이용한 속도 개선

함수 at ( )을 사용하지 않고,

이미지 데이터에 대해 포인터를 이용하여 직접 픽셀값을

바꾸면 속도를 엄청나게 개선시킬 수 있다.

	for (int r = 0; r < image_rows; r++)
	{
		uchar* value = inputImg.ptr<uchar>(r);
		uchar* result = outputImg.ptr<uchar>(r);
		for (int c = 0; c < image_cols; c++)
		{
			*result++ = *value++ ^ 0xff;
			*result++ = *value++ ^ 0xff;
			*result++ = *value++ ^ 0xff;
		}
	}

위의 코드는 반전이미지를 동일한 방식으로 만들되,

포인터를 이용하여 각 픽셀값을 직접 접근하는 방식이다.

이렇게 했을 때, 측정시간은

평균적으로 4,300 tick이다.

비교 그래프

아래는 함수 at( )과 포인터를 이용했을 때의

각각의 소요시간이다.

포인터를 이용했을 때, 약 50배 정도 속도가 빨라지는 것을 알 수 있다.

따라서, 성능이 중요할 경우에는 포인터 사용을 적극 고려해야 한다.

소스코드

위의 실험수행을 위한 프로그램이다.

중간에 매크로 USE_AT을 #define하면 함수 at( )을 이용하는 방식으로 동작하고,

comment-out하면 포인터를 이용한 방식으로 동작한다.

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#include <opencv2/opencv.hpp> #include <iostream> using namespace cv; using namespace std; int main(int argc, char** argv) { if (argc != 2) { cout << " Provide image name to read" << endl; return -1; } Mat inputImg; Mat outputImg; inputImg = imread(argv[1], CV_LOAD_IMAGE_COLOR); outputImg = inputImg.clone(); const int64 start = getTickCount(); int image_rows = inputImg.rows; int image_cols = inputImg.cols; //#define USE_AT #ifdef USE_AT for (int r = 0; r < image_rows; r++) { for (int c = 0; c < image_cols; c++) { for (int ch = 0; ch < 3; ch++) { outputImg.at<Vec3b>(r, c)[ch] = 255 - outputImg.at<Vec3b>(r, c)[ch]; } } } #else if for (int r = 0; r < image_rows; r++) { uchar* value = inputImg.ptr<uchar>(r); uchar* result = outputImg.ptr<uchar>(r); for (int c = 0; c < image_cols; c++) { *result++ = *value++ ^ 0xff; *result++ = *value++ ^ 0xff; *result++ = *value++ ^ 0xff; } } #endif int64 elapsed = (getTickCount() - start); cout << "Elapsed time " << elapsed << endl; namedWindow("input", CV_WINDOW_AUTOSIZE); namedWindow("output", CV_WINDOW_AUTOSIZE); moveWindow("input", 100, 100); moveWindow("output", 120, 120); imshow("input", inputImg); imshow("output", outputImg); waitKey(0); return 0; }