使用SWIG编组Python PIL图像

Question

我有一个库,它采用了一个非常简单的C图像结构:

// Represents a one-channel 8-bit image
typedef struct simple_image_t {
    uint32 rows;
    uint32 cols;
    uint8 *imgdata;
} simple_image;

我没有创建这个库,也没有这个结构,所以我无法改变它.我负责使用SWIG为python包装这个库.Python包装器需要能够接收PIL图像并将其转换为此结构.这就是我现在正在做的事情(使用SWIG %inline%):

// Allows python to easily create and initialize this structure
simple_image* py_make_simple_image(uint32 width, uint32 height)
{
    simple_image* img = new simple_image();
    img->rows = height;
    img->cols = width;
    img->imgdata = new uint8[height * width];

    return img;
}

// Allows python to set a particular pixel value
void py_set_simple_image(simple_image* img, uint32 pos, uint8 val)
{
    img->imgdata[pos] = val;
}

然后在python包装器端,这是现在看起来如何:

# Make sure it's an 8-bit image
if pil_image.mode != "L":
    pil_image = pil_image.convert("L")

# Create the simple image structure
(width, height) = pil_image.size
img = swig_wrapper.py_make_simple_image(width, height)

try:
    # Copy the image data into the simple image structure
    pos = 0
    for pixel in pil_image.getdata():
        swig_wrapper.py_set_simple_image(img, pos, pixel)
        pos += 1

    # Call some library method that accepts a simple_image*
    return swig_wrapper.some_image_method(img)

finally:
    # Clean up the simple image structure
    swig_wrapper.py_destroy_simple_image(img)

令人惊讶的是,这可行,但是你可能已经猜到它在处理中等大图像时非常慢.我知道SWIG 正确的做事方法是使用一个类型映射,但这意味着要深入研究PIL的C API,而我现在没有时间去做.

在速度方面我有哪些选择？是否有更快的方法将像素数据从PIL图像封送到这个简单的图像结构？有人已经这样做了,我的谷歌技能那么糟糕吗？我刚刚结账,很快就会需要学习PIL的内部结构吗？

谢谢.

Answer 1

PIL Image.tostring()返回您需要的确切数据字符串imgdata.我使用的类型映射相当简单,但并不完美,我将在下面说明.以下是我在Windows上创建的示例代码,它对我有用:

sample.h

typedef unsigned int uint32;
typedef unsigned char uint8;

typedef struct simple_image_t {
    uint32 rows;
    uint32 cols;
    uint8 *imgdata;
} simple_image;

#ifdef SAMPLE_EXPORT
#   define SAMPLE_API __declspec(dllexport)
#else
#   define SAMPLE_API __declspec(dllimport)
#endif

SAMPLE_API void some_func(const simple_image* si);

sample.c文件

#include <stdio.h>

#define SAMPLE_EXPORT
#include "sample.h"

void some_func(const simple_image* si)
{
    uint32 i,j;

    printf(
        "rows = %d\n"
        "cols = %d\n",
        si->rows,si->cols);

    /* Dump a simple map of the image data */
    for(i = 0; i < si->rows; i++)
    {
        for(j = 0; j < si->cols; j++)
        {
            if(si->imgdata[i * si->rows + j] < 0x80)
                printf(" ");
            else
                printf("*");
        }
        printf("\n");
    }
}

sample.i

%module sample

%begin %{
#pragma warning(disable:4100 4127 4706)
%}

%{
#include "sample.h"
%}

%include <windows.i>

%typemap(in) uint8* (char* buffer, Py_ssize_t length) {
    PyString_AsStringAndSize($input,&buffer,&length);
    $1 = (uint8*)buffer;
}

%include "sample.h"

生成文件

all: _sample.pyd

sample.dll: sample.c sample.h
    cl /nologo /W4 /LD /MD sample.c

sample_wrap.c: sample.i
    @echo sample.i
    swig -python sample.i

_sample.pyd: sample_wrap.c sample.dll
    cl /nologo /W4 /LD /MD /Fe_sample.pyd sample_wrap.c /Ic:\Python27\include -link /LIBPATH:c:\Python27\libs python27.lib sample.lib

example.py

from PIL import Image
import sample

im = Image.open('sample.gif')
im = im.convert('L')
si = sample.simple_image()
si.rows,si.cols = im.size
s = im.tostring() # Must keep a reference 
si.imgdata = s
sample.some_func(si)

通过这个快速示例,我还没有确定typemap应该如何正确地增加字符串对象的引用计数.请注意,如果使用以下代码,上面的代码可能会崩溃:

si.imgdata = im.tostring()

当前的typemap PyString_AsStringAndSize返回一个指向PyString对象缓冲区的直接指针,但不会增加该对象的引用计数.它可以在some_func执行之前进行垃圾收集(对我来说是崩溃的Python).分配以s保持对字符串的引用并防止出现问题.typemap应该复制缓冲区,但你一直在寻找速度,所以这个hack可能就是你想要的.