QT多线程下如何修改QImage

Question

QT多线程下如何修改QImage

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我正在编写一款软件，需要对许多（可能很大的）图像进行许多图像操作/合成。多线程可以显著提高速度，但QT不允许同时在同一图像上使用多个QPainter。因此，我必须在每个线程中对复制品进行图像操作/合成，然后再将其复制回来，这会大大降低性能（根据用例而定）。

所以我想到了一个看起来可行但感觉极其hacky的方法。我获取目标图像数据(QImage::bits)指针，并将其提供给工作线程。在工作线程中，我从所提供的指针重新创建一个新的QImage。这意味着没有复制和blitting。只要确保每个像素/块在一个线程中被处理且不分离目标图像，它似乎运行得很好。

我的问题是：这样做是否安全，并且是否存在其他可能出现的问题？

示例代码：

QImage source = ...;
QImage target = ...;
QPainter::CompositionMode compositionMode = QPainter::CompositionMode_SourceOver;

// calculate tiles
QList<QRect> tiles;
for(int y = rect.top(); y < rect.top() + rect.height(); y += tileSize){
    for(int x = rect.left(); x < rect.left() + rect.width(); x += tileSize){
        QRect tile(
                    x, y,
                    x + tileSize > rect.left() + rect.width() ? rect.left() + rect.width() - x : tileSize,
                    y + tileSize > rect.top() + rect.height() ? rect.top() + rect.height() - y : tileSize
        );
        tiles.append(tile);
    }
}

// Get target pixel pointer and do threaded operation on each tile
uchar *targetPix = target.bits();
auto target_size = target.size();
auto targetFormat = target.format();
QList<int> lol = QtConcurrent::blockingMapped(tiles, [&target_size, &targetFormat, &source, targetPix, &compositionMode](const QRect &r){
    QImage tile_target(targetPix, target_size.width(), target_size.height(), targetFormat);
    QPainter p(&tile_target);
    p.setCompositionMode(compositionMode);
    // do you image operations here. For now we just do a simple draw
    p.drawImage(r.topLeft(), source, r);
    return 1; // In reallity this would return sensible data ;)
});

（顺便说一句，这个例子在我的测试中将速度提高了约4.6倍。当然，取决于操作和系统。）

- SleepProgger

1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- m7913d · Accepted Answer

简短回答

这确实很棘手（但当您想要最先进的性能时，通常需要），但对于某些操作，应该可以（使其）线程安全。当然，这取决于您在 tile_target 上执行的操作。

由您决定是否甚至不访问分配瓷砖之外的位（即 r 矩形之外的 tile_target 部分）。

一些考虑因素

确保只访问分配瓷砖的位

由于 tile_target 引用整个图像，因此您需要确保不访问此目标瓷砖之外的位。一些问题情况：

反锯齿：在执行此类操作时，您可能会更改相邻位的位
过滤：操作（例如模糊）通常会读取相邻位以计算“平均”值。如果另一个线程同时写入相同的位，则读取也不安全。

可能的解决方案？：允许访问和/或写入瓷砖相邻位的一种选项是将图像分成条纹，并在两个步骤中处理图像：

同时处理偶数条纹
然后同时处理奇数条纹

此过程允许您修改相邻条纹的一半（对于反锯齿很有用）或者（如果没有人写入）访问下一个和/或上一个条纹的所有位（用于过滤目的很有用）。

如果创建足够的条纹使所有 CPU 保持繁忙（即通常是 CPU 支持线程数量的两倍），则这不应显着降低效率。

我应该担心分离吗？

这不应该是您当前实现的问题。 QImage::bits 已将图像 (target) 从任何其他可能存在的副本中分离（如果需要）。由于您通过阻止调用线程执行并发操作，因此原始图像 (target) 将至少存在于 tile_target 图像存在的时间内。

更安全的方法

使用专用于多线程图像处理的库，或者至少允许引用子图像。
将瓷砖的副本（参见 QImage::copy）传递给每个线程，并将结果写回原始图像（使用互斥锁或通过在调用线程中执行此操作）。根据图像操作的计算不敏感性，此额外副本可能是可以忽略的。对于 OP，这似乎不是可行的选项。

请注意，安全的方法在抗锯齿或过滤的情况下可能会生成（稍微）不同于单线程结果的结果。通过尽可能大地使用瓷砖（即创建不超过CPU支持的线程数的瓷砖），可以将这些伪影最小化。

使用GPU

使用GPU进行图像处理通常比使用CPU快得多，特别是对于诸如过滤之类的任务。但是， QImage 不支持此功能。

QT多线程下如何修改QImage

简短回答

一些考虑因素

确保只 访问 分配瓷砖的位

我应该担心分离吗？

更安全的方法

使用GPU

确保只访问分配瓷砖的位