Performance 像素搜索功能效率很低，如何优化？

我目前在一个循环中拍摄一个区域的屏幕截图，然后在其中搜索4个像素。 这些像素有相同的颜色-红色或$001300FF。 使用的变量在OnCreate事件中定义和初始化：

//The variables for the area:
ScanL := 500; // Left
ScanR := 800; // Right
ScanT := 180; // Top
ScanB := 400; // Bottom

screenshot: TBitMap;
canvas : TCanvas;

要拍摄屏幕截图，我使用以下功能：

procedure TFormMain.GetSCREENSHOT(var a: TBitMap);
var
  Locked: Boolean;
begin
  Locked := Canvas.TryLock;
  try
    screenshot.Canvas.CopyRect(screenshot.Canvas.ClipRect, Canvas, Rect(ScanL, ScanT, ScanR, ScanB)); 
  finally
    if Locked then
      Canvas.Unlock;
  end;
end;

  QueryPerformanceFrequency(freq);
  QueryPerformanceCounter(startTime);

  findImage;

  QueryPerformanceCounter(endTime);
  ShowMessage('the function needs about ' + IntToStr((endTime - startTime) * 1000 div freq) + 'ms');

全局定义的变量“screenshot:TBitMap”被传递给GetSCREENSHOT函数。为了搜索这4个像素，我做了一个新手会做的事情：

   function TFormMain.findImage : Boolean;
    var
      x,y : Integer;
    begin
      Result := false;
      for x := 0 to screenshot.Width-10 do
      begin
        for y := 0 to screenshot.Height-10 do
        begin
          if screenshot.Canvas.Pixels[x,y] = $001300FF then
          begin
            if screenshot.Canvas.Pixels[x,y+1] = $001300FF then
              if screenshot.Canvas.Pixels[x,y+2] = $001300FF then
                if screenshot.Canvas.Pixels[x,y+3] = $001300FF then
                begin
                  FoundPixelX := ScanL + x;
                  FoundPixelY := ScanT + Y;
                  Result := True;
                  Exit;
                end;
          end;
        end;
      end;
    end;

因为它的性能很差，我测量了运行函数所需的时间：

procedure TFormMain.GetSCREENSHOT(var a: TBitMap);
var
  Locked: Boolean;
begin
  Locked := Canvas.TryLock;
  try
    screenshot.Canvas.CopyRect(screenshot.Canvas.ClipRect, Canvas, Rect(ScanL, ScanT, ScanR, ScanB)); 
  finally
    if Locked then
      Canvas.Unlock;
  end;
end;

  QueryPerformanceFrequency(freq);
  QueryPerformanceCounter(startTime);

  findImage;

  QueryPerformanceCounter(endTime);
  ShowMessage('the function needs about ' + IntToStr((endTime - startTime) * 1000 div freq) + 'ms');

而且它需要108ms！那太疯狂了。我不知道为什么，我希望你能帮助我如何改进它！我想这可能和访问像素属性有关

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比较：getSCREENSHOT所需时间不到1毫秒。

可以通过几种方式加快扫描速度。
首先，避免调用

pixels

。虽然方便，但速度却出了名的慢。
打电话吧。这使您可以直接访问位图的原始数据

第二步是优化搜索循环。
循环像素时，始终将x维度放入内循环。
因为我在寻找4个相同颜色的像素，所以我可以使用一个简单的类似优化，将每个循环的

y

增加4个（见下文）。
如果我在寻找4个不同颜色的像素，那么这个优化的实际代码就会复杂得多

{$pointermath on}

function TFormMain.findImage : Boolean;
var
  ScanLine, NextScanLine: PInteger;
  Stride: integer;
  MaxX: integer;
const
  MinX = 0;
  BytesPerPixel = SizeOf(integer);
  MagicColor = $001300FF; 
begin
  MaxX:= Screenshot.Width - 10;
  Assert(Screenshot.PixelFormat = pf32bit);
  Result := false;
  ScanLine:= Screenshot.ScanLine[0];
  Stride:= (NativeInt(Screenshot.ScanLine[1]) - NativeInt(ScanLine)) div BytesPerPixel; 
  y := 0
  repeat
    NextScanLine:= @ScanLine[Stride]; 
    for x:= MinX to MaxX do begin
      if (ScanLine[0] = MagicColor) then begin
        if (ScanLine[stride] = MagicColor) then begin
          if (ScanLine[stride*2] = MagicColor) then begin
            if (ScanLine[stride*3] = MagicColor) then begin
              FoundPixelX := ScanL + x;
              FoundPixelY := ScanT + Y;
              Exit(True);
            end;
          end;
        end;
      end;
      Inc(ScanLine);
    end; {for x}
    ScanLine:= NextScanLine;
    Inc(y);
  until (y > (Height - 10));
end;

注意事项
请注意，

scanline[0]

和

scanline[1]

不一定在

Width*BytePerPixel

上有所不同。由于对齐的原因，Windows有时会在位图数据中放置一点松弛。这就是我测试两条扫描线之间差异的原因。
在循环本身中，我从不调用

scanline

，这是另一种优化

进一步优化：战舰救援
如果您正在寻找四个相同的像素（即您最喜欢的红色）。每4条扫描线只需扫描1条。一旦找到一个红色像素，上下查看（就像在经典游戏《战舰》中一样），看看是否有一行4个红色像素。
如果是这样的话，你已经找到了匹配的

在这种情况下，内部循环变为：

//Start with ScanLine[3]: the fourth scanline {we start at 0}
NextScanLine:= @ScanLine[Stride*4]; 
for x:= MinX to MaxX do begin
  if (ScanLine[0] = MagicColor) then begin
    Count:=   (integer(ScanLine[-stride*3] = MagicColor) * 1 
             + integer(ScanLine[-stride*2] = MagicColor) * 2
             + integer(ScanLine[-stride*1] = MagicColor) * 4
             + 8; //The line itself
    case Count of  
      1+2+4+8: begin
        FoundPixelX := ScanL + x;
        FoundPixelY := ScanT + Y-3;
        Exit(True);
      end;
      4+8+16: if (ScanLine[stride] = MagicColor) then begin
        FoundPixelX := ScanL + x;
        FoundPixelY := ScanT + Y-2;
        Exit(True);
      end;
      8+16, 1+8+16: if (ScanLine[stride] = MagicColor) and
                       (ScanLine[stride*2] = MagicColor) then begin
        FoundPixelX := ScanL + x;
        FoundPixelY := ScanT + Y-1;
        Exit(True);
      end;
    end; {case}
    if   (ScanLine[stride] = MagicColor) and
         (ScanLine[stride*2] = MagicColor) and
         (ScanLine[stride*3] = MagicColor) then begin
      FoundPixelX := ScanL + x;
      FoundPixelY := ScanT + Y;
      Exit(True);
    end;
  end;
  Inc(ScanLine);
end; {for x}
ScanLine:= NextScanLine;
Inc(y);

在优化版本中，我使用了一些技巧来简化测试逻辑，以加速匹配。
首先，我滥用

true=1

和

false=0

的快捷键将匹配项转换为整数。
然后我使用连续位的值为1、2、4、8等的事实来跟踪红色匹配。我只在需要的时候做进一步的测试

我可以进一步限制内存访问的数量，但这将以更多测试为代价。在代码中，Delphi生成的测试通常比内存访问要贵一点，所以我错误地选择了后者

Knuth Morris Pratt
如果您正在寻找4个不同的像素，该技巧将不起作用，您将需要实现更复杂的代码。
复杂性会占用CPU周期，因此我怀疑使用Knuth Morris Pratt是否会有所帮助。

---

当你的搜索“字符串”变长时，这种特殊的算法工作得更好。搜索字符串中只有四个“字符”不足以让它发光

您需要使用该属性来加速您的例程。请查看这篇文章哦，那么像素会调用2个WindowsAPI函数吗？好的，现在它是有意义的。不完全是，重点是扫描线提供了对像素数据的直接内存访问，而像素[x，y]正在为每个像素使用GetPixel Winapi函数。使用

ScanLine

可以大大加快搜索速度。不仅仅是两倍，而且比使用

像素的速度快10-100倍

@XYZ再优化一次（来自《海战笔与纸》游戏：-D）-你不必搜索每一条y线！只扫描第0行、第4行、第8行等，速度可以提高4倍。当你要找到红点时，你必须上下扫描以找到红段的确切末端，但这只会在每一场比赛中进行一次。75%的数据您根本不需要扫描：-）请看我上面的评论，您扫描的y线是您现有y线的四倍to@Arioch即使要搜索水平段，您仍然可以减少75%的工作量：使用Knuth–Morris–Pratt-like优化：-如果第一个

if（扫描线^=$001300FF）

测试失败-您不必进行下一次“+1”迭代！你必须

Inc（x，4）；公司（扫描线，4）而不是“你做错了”：-P-当你找到第一个红色pt时，你也必须向后搜索。现在，在[4*k..4*（k+1）-1]

中，您只会发现段以

y的形式出现，这意味着您将错过75%的匹配：-P您必须考虑到，您找到的第一个点不一定是段中的第一个点-它可能是段中的任何点，您必须上下查找；-）你从来没玩过“战舰”是吗-谢谢你的工作！其他人也是：）