作者：Steven
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场景需求

使用OpenCV，避免不了的就是对图像像素进行操作，遍历操作更是家常便饭，当图像数据不多时，各类方法的速度差不太多；但面对数据计算次数非常多，尤其在进行迭代、拟合、递归等数据反复计算的工作时，此时不得不面对的就是程序性能、算法提速和优化的问题了。

在OpenCV中有三种最常用的像素操作方法，分别是动态地址操作法、迭代器操作法和指针操作法。下面简单介绍下该三种方法的优劣和使用场景：

动态地址操作法。最常用，比如直接A.at，操作Mat矩阵A第i行第j列的像素值，简洁明了，适合对某个或某几个值直接操作时使用，定位非常方便，也可以遍历计算使用，但是速度方面比其他两个方法都要慢；
迭代器操作法。运用了C++中STL的理念，通过迭代器的方式，获取矩信息的头尾（begin和end），然后依次操作，该方法适合连续计算时使用，速度和动态地址操作法差不多，比指针法慢，但是胜在安全性好；
指针法。我最喜欢的遍历法，一遇到遍历操作必用ptr，该方法缺点就是指针容易越界，编代码时要慎重，确保安全和稳定，但是速度没得说。

三种方法一般情况在debug下运行差异性很明显，release下没那么明显；但是一旦遍历的函数复杂性加大了，release下的差异性就会体现出来了，指针法绝对是最快的，我在做图像迭代拟合计算时，用指针法替代动态地址法，速度至少提高5-10倍，一点不夸张。。。

下面简单写了段测试代码，展示下三种方法的使用方式，顺便测试下debug和release下的运行时间情况。

C++实现代码

// 动态地址操作法
for (int i = 0; i < A.rows; i++)
{
for (int j = 0; j < A.cols; j++)
{
P.at<float>(i, j) *= 2;
}
}

// 迭代器操作法
Mat_<float>::iterator it = B1.begin<float>();
Mat_<float>::iterator itend = B1.end<float>();
for (; it!=itend; ++it)
{
(*it)*= 2;
}


// 指针操作法
for (int i = 0; i < A.rows; i++)
{
float *data = B2.ptr<float>(i);
for (int j = 0; j < A.cols; j++)
{
data[j]*= 2;
}
}

测试代码

#include<iostream>
#include<opencv2/opencv.hpp>
#include<ctime>
using namespace std;
using namespace cv;
int main(void)
{
Mat A = Mat::zeros(10000, 10000, CV_32FC1);
// 随意创建一个A矩阵
for (int i = 0; i < A.rows; i++)
{
for (int j = 0; j < A.cols; j++)
{
A.at<float>(i, j) = rand()%100/100.f;
}
}
Mat B0,B1,B2;
B0 = A.clone();
B1 = A.clone();
B2 = A.clone();

// 动态地址操作法
double time0 = static_cast<double>(getTickCount());
for (int i = 0; i < A.rows; i++)
{
for (int j = 0; j < A.cols; j++)
{
B0.at<float>(i, j) *= 2;
}
}
time0 = ((double)getTickCount() - time0) / getTickFrequency();
cout << "    动态地址法运行时间为：" << time0 << "秒" << endl << endl;

// 迭代器操作法
double time1 = static_cast<double>(getTickCount());
Mat_<float>::iterator it = B1.begin<float>();
Mat_<float>::iterator itend = B1.end<float>();
for (; it!=itend; ++it)
{
(*it)*= 2;
}
time1 = ((double)getTickCount() - time1) / getTickFrequency();
cout << "    迭代器法运行时间为：" << time1 << "秒" << endl << endl;

// 指针操作法
double time2 = static_cast<double>(getTickCount());
for (int i = 0; i < A.rows; i++)
{
float *data = B2.ptr<float>(i);
for (int j = 0; j < A.cols; j++)
{
data[j]*= 2;
}
}
time2 = ((double)getTickCount() - time2) / getTickFrequency();
cout << "    指针法运行时间为：" << time2<< "秒" << endl << endl;

system("pause");
return 0;
}

测试效果

release下：

debug下：

综上所述，追求安全性就用迭代器，追求方便和便于定位就用动态地址at，追求极致速度就用ptr指针。

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