快速图像伽玛校正答案

【问题标题】：Fast image gamma correction快速图像伽玛校正
【发布时间】：2018-02-21 10:34:38
【问题描述】：

我正在对尺寸为 5000x3000x3 的图像进行伽马校正。

公式是

值 ^ (1 / gamma)

对于 0.0 到 1.0 的 RGB 值

我的输入 gamma 值范围从 0.0 到 10.0，而 gamma = 0.0 始终输出 0.0。

问题在于所涉及的 pow 计算太慢了。

在 float[, ,] 上执行此操作大约需要 1300 毫秒：

for (int y = 0; y < 3000; y++)
{
    for (int x = 0; x < 5000; x++)
    {
        for (int z = 0; z < 3; z++)
        {
            arr[x, y, z] = (float)Math.Pow(arr[x, y, z], 0.3);
        }
    }
}

在 FloatMatrix 上使用 NMathFunctions.Pow 大约需要 1100 毫秒：

a = NMathFunctions.Pow(a, 0.3f);

知道如何加快速度吗？

【问题讨论】：

根据您的精度要求，您始终可以设置查找表并使用最近邻或线性插值（或高阶插值，但这很可能无法解决性能问题）。
您是否考虑过添加并行化？在我看来，每个值都独立于其余值，因此并行算法没有理由不起作用
确实，在我问之前我做了很多谷歌搜索，但我希望能立即在 C# 中使用更简单的东西。感谢您的链接，我会通过它。我不是数学家，但请帮助我了解 2^(p*log2(x)) 如何简化任何事情？还涉及到 pow 操作？编辑：你为什么删除你的评论？
@Glubus 值得一试是的。我只是假设像 NMath 这样的库会处理这个问题。
@tde，我已经删除了评论，因为我的数学技能已经无法证明这一点（而且我无法在 5 分钟后编辑评论）。这个想法是将昂贵的操作表示为由便宜的操作组成的表达式，现在轮到谷歌了；）

标签： c# gamma nmath

【解决方案1】：

编辑：实际上，如果功率小于 1，我不确定这是否有效。我知道当您想要替换 pow(x, 2.2) 时，它适用于伽马校正。功率更高时效果更好，但功率小于 1 时可能效果不佳

确实，pow 是一个非常慢的函数，甚至比 sqrt 还要慢（这是有道理的，因为 pow 可以使用分数作为指数来完成任何 sqrt 操作）

没有办法更有效地计算功率，但是有很好的方法来估计它。

一个条件是您的基值在 [0, 1] 范围内，这在您的情况下是正确的。然后你可以得到一个很好的估计（准确率在 99% 左右）。你可以这样做：

使用您自己计算的离散幂的组合，而不是使用 pow。例如 x 在 [0, 1] 范围内，

而不是

result = pow(x, 2.2)

做

result = 0.8*x*x + 0.2*x*x*x

请注意，当 x 为 0 和 x 为 1（结果分别为 0 和 1）时，它是完全准确的

我希望这对你有用

【讨论】：

OP 需要0.3 幂，你能解释一下2.2 如何与0.8 和0.2 以及一些乘法运算吗？