高效多线程图像处理实战

引言

在现代计算机视觉和图像处理应用中，处理大量图像数据是常见需求。传统的单线程处理方式在面对成千上万的图像时，往往显得力不从心，导致处理时间过长。本文将介绍如何将一个典型的单线程图像处理任务转换为高效的多线程实现，并讨论其中的关键技术点、线程安全考量以及性能优化策略。

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1. 单线程版本的问题

假设我们有以下单线程代码，用于对一批图像进行两种不同的增强处理（直方图匹配和颜色迁移）并保存结果：

void processImagesSingleThread() {
    EvenLightDLL evenlight;
    cv::Mat refImage = cv::imread("reference.tif", cv::IMREAD_COLOR);
    
    QStringList imageFiles = FindFiles("input_dir", {"*.tif"}, true);
    
    for (const QString& file : imageFiles) {
        cv::Mat img = cv::imread(file.toStdString(), cv::IMREAD_COLOR);
        
        // 处理1: 直方图匹配
        cv::Mat result1;
        evenlight.matchHistogram(img, refImage, result1);
        cv::imwrite("output1/" + QFileInfo(file).fileName().toStdString(), result1);
        
        // 处理2: 颜色迁移
        cv::Mat result2;
        evenlight.reinhardColorTransfer(img, refImage, result2);
        cv::imwrite("output2/" + QFileInfo(file).fileName().toStdString(), result2);
    }
}

问题分析

1. 顺序执行：每张图像必须等待前一张处理完成，无法利用多核CPU。

2. I/O 阻塞：cv::imread 和 cv::imwrite 是磁盘操作，单线程下会频繁等待。

3. 无法实时监控进