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性能陷阱:通用库和辅助对象

Susan Sarandon
发布: 2024-10-10 08:12:02
原创
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便利性和性能通常成反比。如果代码很容易使用,那么它的优化程度就较低。如果优化的话就不太方便了。高效的代码需要更接近实际运行的内容、运行方式的细节。

我在我们正在进行的为癌症研究运行和优化 DeepCell 细胞分割的工作中遇到了一个例子。 DeepCell AI 模型可以预测哪些像素最有可能位于细胞中。从那里,我们从最可能的像素“洪水填充”,直到到达单元格边界(低于某个阈值)。

这个过程的一部分涉及平滑预测细胞内的小间隙,这种情况可能因多种原因而发生,但在生物学上是不可能的。 (想想甜甜圈的孔,而不是细胞的多孔膜。)

空洞填充算法如下:

  • 识别对象(具有相同数字 ID 的给定单元格标签的连续像素)。
  • 计算这些单元的“欧拉数”,即形状表面积的度量。
  • 如果欧拉数小于 1(即表面有间隙),请平滑孔洞。

这是维基百科文章中的欧拉数示例;圆(仅直线部分)的欧拉特征为零,而圆盘(“填充”圆)的值为 1。

Performance trap: general libraries & helper objects

不过,我们不是来讨论定义或计算欧拉数的。我们将讨论该库计算欧拉数的简单路径为何效率相当低。

首先要做的事情。我们通过使用 Speedscope 查看此配置文件注意到了问题:

Performance trap: general libraries & helper objects

它显示在 Regionprops 上花费了约 32 毫秒(约 15%)。这个视图是左重视图,如果我们进入时间轴视图并放大,我们会得到这个:

Performance trap: general libraries & helper objects

(请注意,我们执行此操作两次,因此此处约为 16 毫秒,其他地方约为 16 毫秒,未显示。)

这立即令人怀疑:使用 find_objects 查找对象的“有趣”部分是第一个条子,0.5 毫秒。它返回一个元组列表,而不是生成器,所以当它完成时就完成了。那么其他的东西又怎么样呢?我们正在构造 RegionProperties 对象。让我们放大其中一张。

Performance trap: general libraries & helper objects

微小的碎片(我们不会放大)是自定义的 __setattr__ 调用:RegionProperties 对象支持别名,例如,如果您设置属性 ConvexArea,它会重定向到标准属性 area_convex。即使我们没有使用它,我们仍然会使用属性转换器。

此外:我们甚至没有使用区域属性中计算的大部分属性。我们只关心欧拉数:

props = regionprops(np.squeeze(label_img.astype('int')), cache=False)
for prop in props:
    if prop.euler_number < 1:
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反过来,它仅使用区域属性的最基本方面:find_objects 检测到的图像区域(原始图像的切片)。

因此,我们将代码更改为 fill_holes 代码,以简单地绕过 Regionprops 通用函数。相反,我们调用 find_objects 并将生成的图像子区域传递给 euler_number 函数(而不是 RegionProperties 对象上的方法)。

这是拉取请求:deepcell-imaging#358 跳过 Regionprops 构建

通过跳过中间对象,我们的 fill_holes 操作获得了不错的性能提升:

Image size Before After Speedup
260k pixels 48ms 40ms 8ms (17%)
140M pixels 15.6s 11.7s 3.9s (25%)

对于较大的图像,4s 约占整体运行时间的 3%——不是大部分,但也不算太差。

以上是性能陷阱:通用库和辅助对象的详细内容。更多信息请关注PHP中文网其他相关文章!

来源:dev.to
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