C++ 优化C+中的三维成像过程+；

我正在处理3D体积图像，可能很大（256x256x256）。我有3本这样的书，我想读入并操作。目前，每个卷都存储为一个数字文本文件，我使用

ifstream

读取该文件。我将其保存为矩阵（这是我通过动态分配3D数组编写的一个类）。然后我对这3个矩阵进行运算，加法，乘法，甚至傅立叶变换。到目前为止，一切都很好，但是，这需要很多时间，特别是傅里叶变换，因为它有6个嵌套循环

我想知道怎样才能加快速度。此外，我将图像存储在文本文件中是否会产生影响。我应该将它们保存为二进制还是其他更容易/更快阅读的格式？

fstream

是我阅读的最快方式吗？我每次使用相同的3个矩阵，但不改变它们。这有区别吗？另外，指针对指针是存储3D卷的最佳方式吗？如果没有，我还能做什么

另外，指针对指针是存储3d卷的最佳方式吗

不，那通常是非常不有效的

如果没有，我还能做什么

如果将其存储在连续块中，并在块中使用计算出的偏移量，则可能会获得更好的性能

我通常会使用这样的结构：

class DataBlock {

  unsigned int nx;
  unsigned int ny;
  unsigned int nz;
  std::vector<double> data;

  DataBlock(in_nx,in_ny,in_nz) : 
   nx(in_nx), ny(in_ny), nz(in_nz) , data(in_nx*in_ny*in_nz, 0)
  {}

  //You may want to make this check bounds in debug builds
  double& at(unsigned int x, unsigned int y, unsigned int z) { 
    return data[ x + y*nx + z*nx*ny ];
  };

  const double& at(unsigned int x, unsigned int y, unsigned int z) const { 
    return data[ x + y*nx + z*nx*ny ];
  };

  private:
    //Dont want this class copied, so remove the copy constructor and assignment.
    DataBlock(const DataBlock&);
    DataBlock&operator=(const DataBlock&);
};

类数据块{
无符号整数nx；
无符号整数；
无符号整数nz；
std：：矢量数据；
数据块（在nx、ny、nz中）：
nx（in_nx）、ny（in_ny）、nz（in_nz）、data（in_nx*in_ny*in_nz，0）
{}
//您可能希望在调试生成中进行此检查
double&at（无符号整数x，无符号整数y，无符号整数z）{
返回数据[x+y*nx+z*nx*ny]；
};
常数double&at（无符号整数x，无符号整数y，无符号整数z）常数{
返回数据[x+y*nx+z*nx*ny]；
};
私人：
//不希望复制此类，因此请删除复制构造函数和赋值。
数据块（const-DataBlock&）；
数据块&运算符=（常量数据块&）；
};

将大型（2563个元素）3D图像文件存储为纯文本是一种资源浪费

在不丧失通用性的情况下，如果您的图像有一个纯文本文件，并且文件的每一行都包含一个值，则必须读取多个字符，直到找到行的结尾（对于3位数字，这些字符将是4个字节；对于数字，3个字节；对于换行符，1个字节）。之后，您必须将这些单个数字转换为数字。当使用二进制时，直接读取固定数量的字节，就可以得到数字您可以而且应该将其作为二进制图像写入和读取。

有几种格式可以这样做，我推荐的是VTK的元图像文件格式。在这种格式中，您有一个纯文本头文件和一个包含实际图像数据的二进制文件。通过头文件中的信息，您将知道图像有多大以及将使用的数据类型。在程序中，直接读取二进制数据并将其保存到3D数组中

如果您真的想加快速度，请使用CUDA或OpenCL，这对您的应用程序来说会非常快

< >有几个C++库，可以帮助您编写、保存和操作图像数据，包括前面提到的VTK和ITK。 2563是一个相当大的数字。解析2563个文本字符串将花费大量时间。使用二进制将使读/写过程大大加快，因为它不需要将数字转换为字符串，并且使用的空间大大减少。例如，要从文本文件中将数字123读取为

char

，程序需要将其读取为字符串，并使用大量的倍数10将其从十进制转换为二进制。然而，如果您直接将其作为二进制值写入

0b01111011

，则只需将该字节再次读回内存，而无需进行任何转换

使用十六进制数字也可以提高读取速度，因为每个十六进制数字都可以直接映射到二进制值，但如果您需要更高的速度，二进制文件是最好的选择。只需一个

fread

命令就足以在不到1秒的时间内将整个2563字节=16MB的文件加载到内存中。完成后，只需将它写回文件。为了提高速度，可以使用SIMD（SSE/AVX）、CUDA或其他并行处理技术。您可以通过多线程或仅保存非零值来进一步提高速度，因为在许多情况下，大多数值通常为0

另一个原因可能是因为你的数组很大，每个维度都是2的幂。这已在许多问题中讨论过，因此：

---

<>您可以考虑将最后一个维度更改为257，然后再试一次。或者更好地使用另一种算法，如more

您应该在负载和流程周围添加计时器，以便知道哪种算法占用的时间最多，并将您的优化工作集中于此。如果控制文件格式，则制作一个更易于读取的文件。如果是处理，我将重复前面的人所说的，研究有效的内存布局以及GPGPU计算。祝你好运。

3D FFT天生就很慢-你做过任何分析吗？除了你自己之外，你写过所有东西吗？或者你在使用任何库吗？无论如何一个好主意在你开始优化诸如文件读取之类的事情之前，最好测量程序其他部分所花费的时间。@Roger:是的，我知道。我还没有做任何分析。我只是粗略估计了放断点所花的时间。@ChaosCakeCoder：我自己写的。目前我不想使用任何库，只想使用基本c++注意，大小等于2次方的大型数组可能会非常慢。您应该将其改为[256][256][257]，并以二进制格式逐行读/写，每行256个元素