使用 GLCM [Python] 减少运行纹理分析时间

Question

我正在处理 6641x2720 图像以使用移动的 GLCM（灰度共生矩阵）window 生成其特征图像（Haralick 特征，如对比度、二阶矩等）。但是运行需要很长时间。 代码工作正常，因为我已经在较小的图像上对其进行了测试。但是，我需要使其运行更快。将尺寸缩小到 25% (1661x680) 需要 30 分钟 到运行。我怎样才能让它运行更快？这是代码：

from skimage.feature import greycomatrix, greycoprops
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
from PIL import Image
import time
start_time = time.time()
img = Image.open('/home/student/python/test50.jpg').convert('L')
y=np.asarray(img, dtype=np.uint8)
#plt.imshow(y, cmap = plt.get_cmap('gray'), vmin = 0, vmax = 255)
contrast = np.zeros((y.shape[0], y.shape[1]), dtype = float)

for i in range(0,y.shape[0]):
    for j in range(0,y.shape[1]):
        if i < 2 or i > (y.shape[0]-3) or j < 2 or j > (y.shape[1]-3):
            continue
        else:
            s = y[(i-2):(i+3), (j-2):(j+3)]
            glcm = greycomatrix(s, [1], [0],  symmetric = True, normed = True )
            contrast[i,j] = greycoprops(glcm, 'contrast')
print("--- %s seconds ---" % (time.time() - start_time))
plt.imshow(contrast, cmap = plt.get_cmap('gray'), vmin = 0, vmax = 255)

Answer 1

填充 GLCM 是一个线性操作：您只需遍历 image/window 上的所有像素，然后填充匹配矩阵的情况。您的问题是您对每个像素执行操作，而不仅仅是图像。因此，在您的情况下，如果图像尺寸为宽度 x 高度并且 window 尺寸为 NxN，则总复杂度为宽度 x 高度 x (NxN + FeaturesComplexity)，这非常糟糕。

有一个更快的解决方案，但实施起来更棘手。目标是减少矩阵填充操作。这个想法是逐行使用 Forward Front 和 Backward Front（原理已经用于获得快速的数学形态学运算符，请参阅 here and here）。当你为两个连续的像素填充矩阵时，你复用了大部分像素，实际上只有左边和右边的不同，所以分别是backward front和forward front。

这是尺寸为 3x3 的 GLCM window 的插图：

x1 x2 x3 x4

x5 p1 p2 x6

x7 x8 x9 x10

当 window 以 p1 为中心时，您使用像素：x1、x2、x3、x5、p2、x7、x8、x9。当 window 以 p2 为中心时，您使用像素：x2、x3、4、p1、x6、x8、x9、x10。所以对于p1，你使用x1，x5和x7，但你不使用它们用于p2，但所有其他像素都是相同的。

该算法的思想是正常计算 p1 的矩阵，但是当您移动到 p2 时，您删除了后向前沿 (x1, x2, x5) 并添加了前向前沿 (x4, x6, x10 ).这显着减少了计算时间（数学形态学操作是线性的而不是二次的）。这是算法：

每一行：
----- 为行中的第一个像素填充矩阵（通常），然后计算特征
----- 对于以下每个像素
----- ----- 添加前锋（window中的新像素）
----- -----去掉后面的前面（像素不再在window）
----- ----- 计算特征

使用 GLCM [Python] 减少运行纹理分析时间

Reduce running time in Texture analysis using GLCM [Python]

python

image-processing

scikit-image

glcm

使用 GLCM [Python] 减少 运行 纹理分析时间

Reduce running time in Texture analysis using GLCM [Python]

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使用 GLCM [Python] 减少运行纹理分析时间