Python 3.7：使用共享变量对循环进行多处理

Question

首先介绍一下上下文：

我正在尝试写一个 python 脚本来将灰度图像 (.tif) 转换为具有所谓的“'jet'”颜色图的 .jpeg。我设法用 for 循环做到了，但是对于一张图像来说有点长（要处理数百万像素！），所以我想使用多处理。

我的问题是，要将每个灰色像素转换为彩色像素，我必须使用两个变量（光强度的最小值 ''min_img'' 和矢量 ''dx_cm'' 来从初始灰度级变为 256 级，对应于 jet 颜色图）。

因此，为了将“'min_img'”和“'dx_cm'”的信息传递给我尝试使用 multiprocessing.Value() 的进程，但在 return 中我得到了错误：

RuntimeError: Synchronized objects should only be shared between processes through inheritance

我尝试了来自不同来源的许多不同的东西，无论我的代码版本如何，我都在为这个错误而苦苦挣扎。因此，如果我的代码不干净，我很抱歉，如果有人可以帮助我，我将不胜感激。

我的非工作代码：

import multiprocessing
from PIL import Image
from matplotlib import cm


def fun(gr_list,dx,minp):

    dx_cmp = dx.value
    min_imgp = minp.value

    rgb_res=list()

    for i in range(len(gr_list)):
        rgb_res.extend(cm.jet(round(((gr_list[i]-min_imgp)/dx_cmp)-1))[0:-1])

    return rgb_res


if __name__ == '__main__':

    RGB_list=list()

    n = multiprocessing.cpu_count()

    img = Image.open(r'some_path_to_a.tif')

    Img_grey=list(img.getdata())

    dx_cm = multiprocessing.Value('d',(max(Img_grey)-min(Img_grey))/256)

    min_img = multiprocessing.Value('d',min(Img_grey))

    with multiprocessing.Pool(n) as p:

        RGB_list = list(p.map(fun, (Img_grey,dx_cm,min_img)))

    res = Image.frombytes("RGB", (img.size[0], img.size[1]), bytes([int(0.5 + 255*i) for i in RGB_list]))    

    res.save('rgb_file.jpg')

PS ：这是我想要并行化的初始 for 循环的示例：

from PIL import Image
from matplotlib import cm


if __name__ == '__main__':

    img = Image.open(r'some_path_to_a.tif')

    Img_grey = list(img.getdata())

    dx_cm = (max(Img_grey)-min(Img_grey))/256

    min_img = min(Img_grey)

    Img_rgb = list()

    for i in range(len(Img_grey)):
        Img_rgb.extend(cm.jet(round(((Img_grey[i]-min_img)/dx_cm)-1))[0:-1])

    res = Image.frombytes("RGB", (img.size[0], img.size[1]), bytes([int(0.5 + 255*i) for i in Img_rgb]))    

    res.save('rgb_file.jpg')

Answer 1

您的 fun 方法正在遍历某些列表，但在这种情况下，它将收到一个 "part"，您列表中的一个项目，因此它应该 return 只有结果它的处理。

我已将工作代码更改为运行多处理。

由于 fun 方法 return 是一个列表，p.map 将 return 列表列表（结果列表）并且需要展平，之前用 list extends 方法完成。

尝试使用进程池和线程池多处理，在我的场景中没有任何性能提升。

进程多处理：

from PIL import Image
from matplotlib import cm
import multiprocessing


def fun(d):
    part, dx_cm, min_img = d
    return cm.jet(round(((part-min_img)/dx_cm)-1))[0:-1]

if __name__ == '__main__':
    img = Image.open(r'a.tif')
    Img_grey = list(img.getdata())

    def Gen(img_data):
        dx_cm = (max(img_data)-min(img_data))/256
        min_img = min(img_data)
        for part in img_data:
            yield part, dx_cm, min_img

    n = multiprocessing.cpu_count()
    with multiprocessing.Pool(n) as p:
        Img_rgb = [item for sublist in p.map(fun, Gen(Img_grey)) for item in sublist]

    res = Image.frombytes("RGB", (img.size[0], img.size[1]), bytes([int(0.5 + 255*i) for i in Img_rgb]))    
    res.save('b.jpg')

线程多处理：

from PIL import Image
from matplotlib import cm
import multiprocessing
from multiprocessing.pool import ThreadPool

if __name__ == '__main__':
    img = Image.open(r'a.tif')
    Img_grey = list(img.getdata())
    dx_cm = (max(Img_grey)-min(Img_grey))/256
    min_img = min(Img_grey)

    def fun(part):
        return cm.jet(round(((part-min_img)/dx_cm)-1))[0:-1]

    n = multiprocessing.cpu_count()
    with ThreadPool(n) as p:
        Img_rgb = [item for sublist in p.map(fun, Img_grey) for item in sublist]

    res = Image.frombytes("RGB", (img.size[0], img.size[1]), bytes([int(0.5 + 255*i) for i in Img_rgb]))    
    res.save('b.jpg')

Answer 2

因此，计算负担似乎不足以让多处理发挥作用。

然而，对于那些遇到这个主题并对我的问题的图像处理部分感兴趣的人，我发现了另一种更快的方法（比以前的方法快 15 到 20 倍）来做同样的事情而不需要 for 循环：

from matplotlib import cm
import matplotlib.pyplot as plt
from mpl_toolkits.axes_grid1 import make_axes_locatable
import numpy as np
from PIL import Image

cm_jet = cm.get_cmap('jet')
img_src = Image.open(r'path to your grey image')
img_src.mode='I'

Img_grey = list(img_src.getdata())
max_img = max(Img_grey)
min_img = min(Img_grey)

rgb_array=np.uint8(cm_jet(((np.array(img_src)-min_img)/(max_img-min_img)))*255)

ax = plt.subplot(111)
im = ax.imshow(rgb_array, cmap='jet')

divider = make_axes_locatable(ax)
cax_plot = divider.append_axes("right", size="5%", pad=0.05)

cbar=plt.colorbar(im, cax=cax_plot, ticks=[0,63.75,127.5,191.25,255])
dx_plot=(max_img-min_img)/255
cbar.ax.set_yticklabels([str(min_img),str(round(min_img+63.75*dx_plot)),str(round(min_img+127.5*dx_plot)),str(round(min_img+191.25*dx_plot)), str(max_img)])

ax.axes.get_xaxis().set_visible(False)
ax.axes.get_yaxis().set_visible(False)

plt.savefig('test_jet.jpg', quality=95, dpi=1000)

Python 3.7：使用共享变量对循环进行多处理

Python 3.7 : multiprocessing a for loop with shared variables

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