不同类型区域形态学运算时间比较分析

 

优化时间是算法优化中永恒的主题。形态学算子是外观检测中最常用的算子，因此，研究它们的时间开销有很强的现实意义。

 

有如下图的五种类型的区域：

① CellOctaReg ：区域面积很大，轮廓简单。（典型一）

② WhiteGridWholeReg ：区域面积大，轮廓复杂。（典型二）

③ DefiMGPrintRegCon ：区域面积小，轮廓较简单。（这种区域没有什么特点，可不分析）

④ SubGridLineReg ：区域面积大，轮廓复杂。与②类似。（典型二）

⑤ InterPsReg ：区域面积很小，轮廓简单，但是经connection 打散后，区域个数极多。（典型三）

 

下面设置不同大小的结构元素，分别观察8个形态学算子的执行时间。

 

注意：矩形形态学算子要达到与圆形形态学算子相似的效果，矩形结构元素的值应该是圆形结构元素的值的2倍。

erosion_rectangle1 (Region, RegionEro, 20)     约等价于   erosion_circle (Region, RegionEro, 10)

 

时间测试程序里面已考虑了这一因素，例如：

****************** 腐蚀、膨胀、开运算、闭运算 *******************
erosion_rectangle1 (CellOctaReg, CellOctaReg3, Size *  2, Size * 2)
erosion_circle (CellOctaReg, CellOctaReg4, Size)
dilation_rectangle1 (CellOctaReg, CellOctaReg1, Size *  2, Size * 2)
dilation_circle (CellOctaReg, CellOctaReg2, Size)
opening_rectangle1 (CellOctaReg, CellOctaReg5, Size *  2, Size * 2)
opening_circle (CellOctaReg, CellOctaReg6, Size)
closing_rectangle1 (CellOctaReg, CellOctaReg7, Size *  2, Size * 2)
closing_circle (CellOctaReg, CellOctaReg8, Size)

 

测试时间统计如下表：

 

结论如下：

1、WhiteGridWholeReg 和SubGridLineReg 的时间规律极为相似。

2、对于CellOctaReg 这种区域，矩形形态学算子时间都很短，圆形形态学算子值大于10时，时间急剧变长（1.5ms ~ 30ms）。

3、对于由大量细长区域或者细小区域组成的Region（例如WhiteGridWholeReg 、InterPsReg），腐蚀、开运算的时间要明显 < 膨胀和闭运算。

4、WhiteGridWholeReg 在执行膨胀或者闭运算时，时间开销非常惊人，要尽量避免使用。（尤其是圆形膨胀和圆形闭运算）

5、InterPsReg 这种由大量细小区域组成的Region，经connection 打散后，执行膨胀或者闭运算的时间开销明显增加，尤其是执行圆形膨胀和圆形闭运算，时间急剧增加。所以最好在之前执行：union1 (InterPsReg, InterPsReg)

6、并不总是结构元素的Size越大，时间越长。WhiteGridWholeReg 这种由大量细长且紧密的区域组成的Region，当Size逐渐增加时，膨胀和闭运算的时间快速增加，但Size超过某个值时，时间骤降。原因是此时原区域中的缝隙被大量填充，如下图所示。

 

监控的语句是：closing_circle (WhiteGridWholeReg, WhiteGridWholeReg8, Size)

当Size = 18时，执行时间为248ms，当Size = 19时，时间骤降至10ms。