在C ++中优化3D成像过程
我正在处理3D立体图像，可能（256x256x256）。 我有3个这样的卷，我想阅读和操作。 目前，每卷都被存储为一个我使用ifstream读取的数字文本文件。 我将它保存为矩阵（这是我通过动态分配3D数组写入的类）。 然后我对这三个矩阵进行运算，加法运算，乘法运算甚至傅立叶变换。 到目前为止，一切运行良好，但是，它需要很多时间，特别是傅里叶变换，因为它有6个嵌套循环。
我想知道我如何加快这一点。 此外，我是否已将图像存储在文本文件中这一事实会产生变化。 我应该将它们保存为二进制还是其他一些更简单/更快的格式来读取？ fstream是我能读的最快的方式吗？ 我每次使用相同的3个矩阵而不改变它们。 这有什么区别吗？ 另外，是指向指针的指针最好的方式来存储一个3d音量？ 如果不是，我还能做什么？
另外，是指向指针的指针最好的方式来存储一个3d音量？
不要那样通常很不起作用。
如果不是，我还能做什么？
如果将其存储在连续的块中，并且将计算出的偏移量用到块中，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&);
};
将明显的（256 ^ 3元素）3D图像文件存储为纯文本是浪费资源。 不失一般性，如果你的图像有一个纯文本文件，并且你的文件的每一行都包含一个值，你将不得不阅读几个字符，直到找到行的末尾（对于一个3位数的数字，这些将是4个字节;数字3个字节，换行1个字节）。 之后，您将不得不将这些单个数字转换为数字。 使用二进制时，您直接读取固定数量的字节，您将获得您的号码。 您可以并应该将其作为二进制图像进行编写和读取。
这样做有几种格式，我推荐的格式是VTK的元图像文件格式。 在这种格式下，您有一个明文头文件和一个包含实际图像数据的二进制文件。 使用头文件中的信息，您将知道图像的大小以及您将使用的数据类型。 在您的程序中，您可以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，这对于您的应用程序来说非常快。
有几个c ++库可以帮助您编写，保存和处理图像数据，包括前面提到的VTK和ITK。
2563比较大。 解析2563个文本字符串将需要相当长的时间。 使用二进制将使读/写过程更快 ，因为它并不需要大量从字符串转换为/，并使用更少的空间 。 例如，要从文本文件中将数字123读取为char ，程序将需要将其作为字符串读取，并使用大量乘以10来将其从十进制转换为二进制。但是，如果您直接将它作为二进制值0b1111011写入需要将该字节再次读回到内存中，根本不需要转换。
使用十六进制数字也可以提高阅读速度，因为每个十六进制数字可以直接映射到二进制值，但是如果您需要更高的速度，二进制文件就是要走的路。 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。 当你做，只是fwrite回文件。 为了加速您可以使用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，每个维数都是2的幂。这已经在SO的许多问题中讨论过了：
您可以考虑将最后一个维度更改为257，然后重试。
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