略论图像的分块读写策略

朱金灿

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在图像处理系统中一般采取分块读写的办法，因为一般不可能一下子开辟一个大内存把整幅图像读进来。分块读取的道理一般大家都懂，不过如何分块里面却是有学问的。下面谈谈我的看法。

在大图像处理中磁盘I/O一般是效率的主要瓶颈。因此如何分块的着眼点应该是如何减少磁盘I/O。一般的图像处理系统采取将块分成256*256或者512*512的块。实际上我认为这是不利于减少磁盘I/O次数。如下图：

分块示意图1

假设上图是按照256*256进行分块的，一般而言图像文件在磁盘上是按行存贮的，就是从第一行到最后一行的，那么我们很快就可以看到其中弊端，就是当将数据写入到某一块时，其写入顺序是怎样的呢？首先当然是从块的起始地址写，将块的第一行的数据写入，这时你要问块的第二行数据和第一行数据在连续的？很显然，它们不是连续的，它们相隔图像宽度*通道类型（通道类型32R图像取4，16U和16S取2，8U取1），那么你读写时必须先移动文件指针，那么读取一块数据你就需要移动256次文件指针。整幅图像就需要至少移动块数*256次文件指针，这样的磁盘I/O次数有点惊人。

为此我想到一种改进办法，就是采取如下图的分块策略：

分块示意图2

这种分块方法就是采取一次读取若干行数据的办法。这种分块方法有两个好处：首先降低了程序的逻辑复杂度，如果采用第一种分块方法，求取某一块的行列起始号较为复杂，因为行列号都要变化，而我这种分块方法，只是行号变化，列号不需变化；其次更为重要的是这种分块方法能大大减少磁盘I/O次数，理由很简单，每一块的每行数据在磁盘上都是连续的，因此在读写时只需将文件指针定位到块的起始位置，就能实现整块的读写。毫无疑问，这种分块方法比前一种分块方法磁盘I/O次数要少很多。

有人会问：你说采取一次读取若干行数据的办法，那么这个若干行采取多大的值较为合适呢？因为每幅图像的宽度是不一样的。其实我们可以通过设定块内存的大小来获得这个若干行。比如你打算块内存的大小为256*256*通道类型（通道类型32R图像取4，16U和16S取2，8U取1），那么这个若干行的数值可以是256*256/图像宽度。