フィルタ処理の高速化アルゴリズム(重複した計算を行わない)

画像フィルタ処理の高速化のテクニックを移動平均フィルタを例にとって紹介したいと思います。

 

カーネルのサイズが5×5の移動平均フィルタの場合、注目画素の周辺の5×5の輝度値を合計し、
その輝度値の合計を画素数(5×5=25)で割る処理をラスタスキャンしながら、全画素に対して
処理を行います。

 

フィルタ処理の高速化

 

ここで、隣の画素へ処理が移った時に、輝度値の合計の計算処理は前に行った輝度値の合計の
処理とかなりかぶっている(下図の緑色の部分)事に気が付きます。

 

フィルタ処理の高速化

 

そこで、最初の輝度値の平均値を計算をした時の輝度値の合計値を保持しておき、最初の輝度値の
合計値から、最初のカーネルの左端の1列分の輝度値(上図の赤色の部分)を引き、
次のカーネルの右端の1列分の輝度値(上図の青色の部分)を足すと、次のカーネル内の
輝度値の合計値を求める事が出来ます。

 

そうすると、カーネル内の輝度値の合計の計算に25回の足し算をしていたところ、5回の引き算と
5回の足し算の計10回の計算で済ませることが分かります。
この効果はカーネルサイズが大きくなればなる程、大きくなります。

 

さらに画像の1行分の合計値を確保するメモリを確保しておくと、縦方向に関しても同様の処理が
できるので、高速化が期待できます。

 

と、今回は画像のフィルタ処理を例にとって紹介していますが、この考え方は他にもいろいろと
応用が効くので、輝度値の合計の計算に留まらず、毎回同じような処理をしているな~と思ったら、
前回行った処理の使いまわしができないか?検討してみると良いでしょう。

 

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