Wie kann ich die Bitmap-Manipulation in C# beschleunigen?

Steigerung der Bitmap-Leistung in C#

Für Anwendungen, die hohe Bildverarbeitungsgeschwindigkeiten erfordern, ist die Optimierung der Bitmap-Pixeldatenbearbeitung von entscheidender Bedeutung. Während Bitmap.GetPixel() und Bitmap.SetPixel() für einfache Aufgaben ausreichen, erfordert der Umgang mit großen Bildern oder häufigen Änderungen einen effizienteren Ansatz.

Direkter Zugriff auf Pixeldaten

Um einzelne Pixel effizient zu ändern, muss die Bitmap in ein Byte-Array konvertiert werden. Dies gelingt am besten mit LockBits oder Marshalling.

Die LockBitsTechnik:

BitmapData.LockBits() stellt einen direkten Speicherzeiger auf die Pixeldaten bereit und ermöglicht so einen schnellen Zugriff. Dies erfordert jedoch die Verwendung von unsicherem Code und das explizite Sperren der Bitmap. Beispiel:

<code class="language-csharp">unsafe Image ThresholdUA(Image image, float thresh)
{
    Bitmap b = new Bitmap(image);
    BitmapData bData = b.LockBits(new Rectangle(0, 0, b.Width, b.Height), ImageLockMode.ReadWrite, b.PixelFormat);

    byte bitsPerPixel = GetBitsPerPixel(bData.PixelFormat);
    byte* scan0 = (byte*)bData.Scan0.ToPointer();

    // Pixel manipulation loop using scan0 pointer...
}</code>

Marshalling für sicheren Zugang:

System.Runtime.InteropServices.Marshal.Copy() bietet eine sicherere Alternative, nämlich die Übertragung von Pixeldaten in ein Byte-Array ohne unsicheren Code. So geht's:

<code class="language-csharp">Image ThresholdMA(Image image, float thresh)
{
    Bitmap b = new Bitmap(image);
    BitmapData bData = b.LockBits(new Rectangle(0, 0, b.Width, b.Height), ImageLockMode.ReadWrite, b.PixelFormat);

    byte bitsPerPixel = GetBitsPerPixel(bData.PixelFormat);
    int size = bData.Stride * bData.Height;
    byte[] data = new byte[size];

    System.Runtime.InteropServices.Marshal.Copy(bData.Scan0, data, 0, size);

    // Pixel manipulation loop using data array...
}</code>

Leistungsvergleich:

LockBits übertrifft im Allgemeinen das Marshalling aufgrund seines direkten Speicherzugriffs. Durch das Marshalling wird jedoch unsicherer Code vermieden, weshalb es in bestimmten Kontexten vorzuziehen ist.

Fazit:

Das Konvertieren von Bitmaps in Byte-Arrays mithilfe von LockBits oder Marshalling verbessert die Effizienz der Pixelmanipulation erheblich, insbesondere bei großen oder häufig verarbeiteten Bildern. Wählen Sie die Methode, die Leistung und Code-Sicherheitsanforderungen am besten in Einklang bringt.

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