Jaka reprezentacja Haskella jest zalecana dla 2D, nieboxowanych tablic pikseli z milionami pikseli?

Kiedyś przejrzałem ważne dla mnie funkcje bibliotek Haskell array i skompilowałem tabelę porównawczą (tylko arkusz kalkulacyjny: bezpośredni link). Postaram się odpowiedzieć.

Na jakiej podstawie wybrać Wektor.Unboxed i UArray? Obie są nieboskłonowymi tablicami, ale abstrakcja wektorowa wydaje się mocno reklamowana, zwłaszcza wokół fuzji pętli. Czy Vector zawsze jest lepszy? Jeśli nie, to Kiedy powinienem użyć jakiej reprezentacji?

UArray może być preferowane od wektora, jeśli potrzebne są tablice dwuwymiarowe lub wielowymiarowe. Ale Vector ma ładniejsze API do manipulowania wektorami. Ogólnie Rzecz Biorąc, Vector Nie nadaje się do symulacji tablic wielowymiarowych.

Wektor.Unboxed nie może być używany ze strategiami równoległymi. Podejrzewam, że UArray nie może być również używany, ale przynajmniej bardzo łatwo jest przełączyć się z Uarray na Boxed Array i sprawdzić, czy korzyści z równoległości przewyższają koszty boksu.

Dla kolorowych obrazków I będzie chciał przechowywać potrójne 16-bitowe liczby całkowite lub potrójne liczby zmiennoprzecinkowe o pojedynczej precyzji. Czy w tym celu, Vector lub UArray jest łatwiejszy w użyciu? Bardziej wydajny?

Próbowałem używać tablic do reprezentowania obrazów (choć potrzebowałem tylko obrazów w skali szarości). Dla kolorowych obrazów użyłem Biblioteki Codec-Image-DevIL do odczytu / zapisu obrazów (powiązania z biblioteką DevIL), dla obrazów w skali szarości użyłem biblioteki pgm (czysty Haskell).

Moim głównym problemem z Array było to, że dostarcza tylko random access storage, ale nie dostarcza wielu sposobów budowania algorytmów tablicowych ani nie zawiera gotowych do użycia bibliotek procedur tablicowych (nie łączy się z bibliotekami algebry liniowej, nie pozwala na wyrażanie splotów, FFT i innych przekształceń).

Prawie za każdym razem, gdy nowa tablica musi być zbudowana z istniejącej, musi być skonstruowana pośrednia lista wartości (jak w mnożenie macierzy z łagodnego wprowadzenia). Koszt tablicy konstrukcja często przewyższa zalety szybszego losowego dostępu, do tego stopnia, że reprezentacja oparta na liście jest szybsza w niektórych moich przypadkach użycia.

STUArray mógłby mi pomóc, ale nie lubiłem walczyć z tajemniczymi błędami typu i wysiłkami koniecznymi do napisania kodu polimorficznego za pomocą STUArray .

Problem z tablicami polega więc na tym, że nie nadają się one dobrze do obliczeń numerycznych. Dane Hmatrix.Spakowane.Wektor i dane.Spakowane.Matrix są pod tym względem lepsze, ponieważ pochodzą one wraz z solidną biblioteką matrix (Uwaga: licencja GPL). Pod względem wydajności, przy mnożeniu macierzy, hmatrix był wystarczająco szybki ( tylko nieco wolniejszy niż Octave), ale bardzo głodny pamięci (zużywał kilka razy więcej niż Python/SciPy).

Istnieje również biblioteka blas dla macierzy, ale nie opiera się na GHC7.

Nie miałem jeszcze dużego doświadczenia z Repa i nie rozumiem dobrze kodu repa. Z tego co widzę ma bardzo ograniczony zakres gotowych używać algorytmów macierzowych i macierzowych napisanych na nim, ale przynajmniej możliwe jest wyrażenie ważnych algorytmów za pomocą biblioteki. Na przykład, istnieją już procedury dla mnożenia macierzy i dla splotu w repa-algorytmach. Niestety, wydaje się, że obecnie jest ograniczony do jąder 7×7 (dla mnie to za mało, ale powinno wystarczyć do wielu zastosowań).

Nie próbowałem wiązań Haskell OpenCV. Powinny być szybkie, ponieważ OpenCV jest naprawdę szybko, ale nie jestem pewien, czy wiązania są kompletne i wystarczająco dobre, aby mogły być użytkowe. Ponadto OpenCV ze swej natury jest bardzo imperatywny, pełen destrukcyjnych aktualizacji. Przypuszczam, że trudno jest zaprojektować ładny i wydajny interfejs funkcjonalny na nim. Jeśli ktoś idzie w sposób OpenCV, prawdopodobnie używa reprezentacji obrazu OpenCV wszędzie i używa procedur OpenCV do manipulowania nimi.

Dla obrazów bitowych będę musiał przechowywać tylko 1 bit na piksel. Czy istnieje predefiniowany typ danych, który czy możesz mi pomóc, pakując wiele pikseli w słowo, Czy jestem zdany na siebie?

Z tego co wiem, Unboxed arrays of Bools zajmują się pakowaniem i rozpakowywaniem wektorów bitowych. Pamiętam, że patrzyłem na implementację tablic Boolów w innych bibliotekach i nie widziałem tego gdzie indziej.

Wreszcie, moje tablice są dwuwymiarowe. Przypuszczam, że mógłbym poradzić sobie z dodatkowym indrection narzuconym przez reprezentację jako "tablica tablic" (lub wektor wektorów), ale wolałbym abstrakcja z obsługą mapowania indeksów. Czy ktoś może polecić coś ze standardowej biblioteki lub z Hackage ' u?

Poza wektorami (i listami prostymi), wszystkie inne biblioteki tablic mogą reprezentować tablice dwuwymiarowe lub macierze. Przypuszczam, że unikają nieprzejednanej iniekcji.

Chociaż nie jest to dokładnie odpowiedź na twoje pytanie i nie jest nawet haskell jako taki, polecam spojrzeć na CVlub CV-combinators biblioteki w hackage. Wiążą one wiele dość przydatnych operatorów przetwarzania obrazu i wizji z biblioteki opencv i sprawiają, że praca z problemami wizyjnymi maszyny jest znacznie szybsza.

Byłoby świetnie, gdyby ktoś wymyślił, jak repa lub jakaś taka biblioteka tablic może być używana bezpośrednio z opencv.

Oto nowa Biblioteka przetwarzania obrazów Haskell , która może obsłużyć wszystkie zadania i wiele więcej. Obecnie używa pakietów Repa i Vector dla bazowych reprezentacji, które w konsekwencji dziedziczą fuzję, obliczenia równoległe, mutację i większość innych gadżetów, które pochodzą z tych bibliotek. Zapewnia łatwy w użyciu interfejs, który jest naturalny do manipulacji obrazem:

• indeksowanie 2D i nieboxowane piksele z dowolnymi precyzja (Double, Float, Word16, itd..)
• wszystkie niezbędne funkcje jak map, fold, zipWith, traverse ...
• obsługa różnych przestrzeni kolorów: RGB, HSI, skala szarości, Bi-tonalne, złożone, itp.
• wspólna funkcjonalność przetwarzania obrazu:
  • Morfologia binarna
  • splot
  • Interpolacja
  • transformata Fouriera
  • Wykres histogramu
  • itd.
• możliwość traktowania pikseli i obrazów jako zwykłych liczby.
• odczytywanie i zapisywanie popularnych formatów obrazów za pomocą juicypixels biblioteka

Co najważniejsze, jest to czysta biblioteka Haskella, więc nie zależy od żadnych zewnętrznych programów. Jest również wysoce rozszerzalny, można wprowadzić nowe przestrzenie kolorów i reprezentacje obrazu.

Jedna rzecz, której nie robi, to pakowanie wielu pikseli binarnych w Word, zamiast tego używa Word na piksel binarny, być może w przyszłości...