C++、OpenCV：在 Windows 上读取包含非 ASCII 字符的文件的最快方法

Question

我正在使用 OpenCV 编写一个可以在 Windows 和 Linux 上运行的程序。现在 OpenCV 的问题是，它的 cv::imread 函数无法处理 Windows 上包含非 ASCII 字符的文件路径。一种解决方法是首先使用其他库（例如 std-libraries 或 Qt）将文件读入缓冲区，然后使用 cv::imdecode 函数从该缓冲区中读取文件。这就是我目前所做的。然而，它并不比仅仅使用cv::imread 快得多，也慢得多。我有一个大小约为 1GB 的 TIF 图像。用cv::imread 阅读它大约需要。 1s，用缓冲方法读取大约需要14s。我假设imread 只是读取显示图像所必需的 TIF 部分（无图层等）。要么这个，要么我将文件读入缓冲区的代码不好。

现在我的问题是是否有更好的方法来做到这一点。关于 OpenCV 的更好方法或将文件读入缓冲区的更好方法。

我尝试了两种不同的缓冲方法，一种使用 std 库，另一种使用 Qt（实际上它们在某些事情上都使用 QT）。它们都同样慢。：

方法一

std::shared_ptr<std::vector<char>> readFileIntoBuffer(QString const& path) {

#ifdef Q_OS_WIN
    std::ifstream file(path.toStdWString(), std::iostream::binary);
#else
    std::ifstream file(path.toStdString(), std::iostream::binary);
#endif
    if (!file.good()) {
        return std::shared_ptr<std::vector<char>>(new std::vector<char>());
    }
    file.exceptions(std::ifstream::badbit | std::ifstream::failbit | std::ifstream::eofbit);
    file.seekg(0, std::ios::end);
    std::streampos length(file.tellg());
    std::shared_ptr<std::vector<char>> buffer(new std::vector<char>(static_cast<std::size_t>(length)));
    if (static_cast<std::size_t>(length) == 0) {
        return std::shared_ptr<std::vector<char>>(new std::vector<char>());
    }
    file.seekg(0, std::ios::beg);
    try {
        file.read(buffer->data(), static_cast<std::size_t>(length));
    } catch (...) {
        return std::shared_ptr<std::vector<char>>(new std::vector<char>());
    }
    file.close();
    return buffer;
}

然后从缓冲区中读取图像：

std::shared_ptr<std::vector<char>> buffer = utility::readFileIntoBuffer(path);
cv::Mat image = cv::imdecode(*buffer, cv::IMREAD_UNCHANGED);

方法二

QByteArray readFileIntoBuffer(QString const & path) {
    QFile file(path);
    if (!file.open(QIODevice::ReadOnly)) {
        return QByteArray();
    }
    return file.readAll();
}

对于图像的解码：

QByteArray buffer = utility::readFileIntoBuffer(path);
cv::Mat matBuffer(1, buffer.size(), CV_8U, buffer.data());
cv::Mat image = cv::imdecode(matBuffer, cv::IMREAD_UNCHANGED);

更新

方法3

此方法使用QFileDevice::map 将文件映射到内存中，然后使用cv::imdecode。

            QFile file(path);
            file.open(QIODevice::ReadOnly);
            unsigned char * fileContent = file.map(0, file.size(), QFileDevice::MapPrivateOption);
            cv::Mat matBuffer(1, file.size(), CV_8U, fileContent);
            cv::Mat image = cv::imdecode(matBuffer, cv::IMREAD_UNCHANGED);

但是，这种方法也没有比其他两种方法缩短时间。我也做了一些时间测量，发现读取内存中的文件或者映射到内存其实并不是瓶颈。花费大部分时间的操作是cv::imdecode。我不知道为什么会这样，因为在同一张图片上使用cv::imread 只需要一小部分时间。

可能的解决方法

我尝试使用以下代码在 Windows 上为包含非 ascii 字符的文件获取 8.3 路径名：

QString getShortPathname(QString const & path) {
#ifndef Q_OS_WIN
    return QString();
#else
    long length = 0;
    WCHAR* buffer = nullptr;
    length = GetShortPathNameW(path.toStdWString().c_str(), nullptr, 0);
    if (length == 0) return QString();
    buffer = new WCHAR[length];
    length = GetShortPathNameW(path.toStdWString().c_str(), buffer, length);
    if (length == 0) {
        delete[] buffer;
        return QString();
    }
    QString result = QString::fromWCharArray(buffer);
    delete[] buffer;
    return result;
#endif
}

但是，我必须发现 8.3 路径名生成在我的机器上被禁用，所以它可能也在其他机器上。所以我还不能对此进行测试，它似乎也没有提供可靠的解决方法。我也有这个函数没有告诉我 8.3 路径名生成被禁用的问题。

Answer 1

OpenCV GitHub 上有一张公开的票：https://github.com/opencv/opencv/issues/4292

其中一个 cmets 提出了一种解决方法，无需使用内存映射文件将整个文件读入内存（在 Boost 的帮助下）：

mapped_file map(path(L"filename"), ios::in);
Mat file(1, numeric_cast<int>(map.size()), CV_8S, const_cast<char*>(map.const_data()), CV_AUTOSTEP);
Mat image(imdecode(file, 1));