这是我的第一个问题，我对 C# 比较陌生。 （原谅我英语不好）
我正在使用 .NET Framework 和 Visual Studio 中的 WindowsForms 应用程序在 C# 中编写模板匹配算法。遗憾的是，C#8.0 中的新索引和范围函数，尤其是范围运算符 (..)，没有在 .NET Framework 中实现。我知道有一个解决方法，正如您在此 thread 中看到的那样，但 Microsoft 不支持它。所以我正在寻找另一种方法来并行化我的元素 2dArray（矩阵）计算，以使我的程序更快。
在我的程序中，我正在计算 2dArray（我的图像）和 2dArray（我的模板）内一个区域（具有我的模板的大小）的微分平方 (ds)。这些值被写入一个新的 2dAary (DS)，它保存了图像相应位置的所有微分平方。我可以搜索DS的索引，其中差分平方最小，等于图像内模板的匹配位置（模板和图像之间的最高对应）。
在 python 中，使用索引范围运算符 (:) 计算 DS 非常快，如下所示：
H,W = I.shape # read out Height H & Width W from Image I
h,w = T.shape # read out Height h & Width w from Template T
for i in range(H-h+1):
for j in range(W-w+1):
DS[i,j] = np.sum((I[i:i+h,j:j+w] - T)**2)
但在 C# 中，我必须按元素计算 DS，因此它看起来像这样并且永远需要：
int Tw = template.Width;
int Th = template.Height;
int Iw = image.Width;
int Ih = image.Height;
int d = 0;
int[,] ds = new int[Tw, Th];
int[,] DS = new int[Iw - Tw + 1, Ih - Th + 1];
for (int y = 0; y < Ih - Th + 1; y++)
{
for (int x = 0; x < Iw - Tw + 1; x++)
{
for (int yT = 0; yT < Th; yT++)
{
for (int xT = 0; xT < Tw; xT++)
{
d = I[x + xT, y + yT] - T[xT, yT];
ds[xt, yt] = d * d;
}
}
int sum = ds.Cast<int>().Sum();
DS[x, y] = sum;
}
}
我知道我可以使用线程，但这对我来说有点复杂。 或者，也许我可以将 CUDA 与我的 Nvidia GPU 结合使用以加快速度。
但我问你和我自己是否有另一种方法来并行化（优化）我的元素级 2dArray 计算？
我期待任何帮助。 非常感谢提前！
编辑：
这里我有一个 .NET Framework 控制台应用程序代码的工作示例。正如您所看到的，我进行了很多元素方面的 2d 和 3d 数组计算，我想并行处理这些计算（或以任何其他方式更快地执行它们）：
using System;
using System.Drawing;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
namespace TemplateMatcher_Console
{
class Program
{
public static int[,,] bitmapToMatrix(Bitmap bmp)
{
int[,,] I = new int[bmp.Width, bmp.Height, 3];
for (int y = 0; y < bmp.Height; y++)
{
for (int x = 0; x < bmp.Width; x++)
{
Color pix = bmp.GetPixel(x, y);
I[x, y, 0] = Convert.ToInt32(pix.R);
I[x, y, 1] = Convert.ToInt32(pix.G);
I[x, y, 2] = Convert.ToInt32(pix.B);
}
}
return I;
}
public static int[] indexOfMiniumValue(int[,] matrix)
{
int value = 0;
int minValue = 999999999;
int minFirstIndex = 0;
int minSecondIndex = 0;
int[] ij = new int[2];
for (int i = 0; i < matrix.GetLength(0); i++)
{
for (int j = 0; j < matrix.GetLength(1); j++)
{
value = matrix[i, j];
if (value < minValue)
{
minValue = value;
minFirstIndex = i;
minSecondIndex = j;
}
}
}
ij[0] = minFirstIndex;
ij[1] = minSecondIndex;
return ij;
}
public static void Print2DArray<T>(T[,] matrix)
{
for (int i = 0; i < matrix.GetLength(0); i++)
{
for (int j = 0; j < matrix.GetLength(1); j++)
{
Console.Write(matrix[i, j] + "\t");
}
Console.WriteLine();
}
}
static void Main(string[] args)
{
// Deklaration & Eingabe
Console.WriteLine("Type the filepath for your image and then press Enter");
string im = Console.ReadLine();
Console.WriteLine("\nType the filepath for your template and then press Enter");
string temp = Console.ReadLine();
Bitmap template = new Bitmap(@temp);
Bitmap image = new Bitmap(@im);
int Tw = template.Width;
int Th = template.Height;
int Iw = image.Width;
int Ih = image.Height;
int[,] ds = new int[Tw, Th];
int[,] DS = new int[Iw - Tw + 1, Ih - Th + 1];
int[,,] DS_rgb = new int[Iw - Tw + 1, Ih - Th + 1, 3];
int[] xy = new int[2];
// Verarbeitung
// int[,,] I = Array.ConvertAll(image_I, new Converter<byte, int>(Convert.ToInt32));
int[,,] I = bitmapToMatrix(image);
int[,,] T = bitmapToMatrix(template);
for (int rgb = 0; rgb < 3; rgb++)
{
for (int y = 0; y < Ih - Th + 1; y++)
{
for (int x = 0; x < Iw - Tw + 1; x++)
{
//DS_rgb[x, y, rgb] = (I[x .. x + template.Width, y .. y + template.Height, rgb] - T[0 .. template.Width, 0 .. template.Height, rgb]);
for (int yT = 0; yT < Th; yT++)
{
for (int xT = 0; xT < Tw; xT++)
{
ds[xT, yT] = (I[x + xT, y + yT, rgb] - T[xT, yT, rgb]) * (I[x + xT, y + yT, rgb] - T[xT, yT, rgb]);
}
}
int sum = ds.Cast<int>().Sum();
DS_rgb[x, y, rgb] = sum;
}
}
}
//DS[.., ..] = DS_rgb[.., .., 0] + DS_rgb[.., .., 1] + DS_rgb[.., .., 2];
for (int y = 0; y < Ih - Th + 1; y++)
{
for (int x = 0; x < Iw - Tw + 1; x++)
{
DS[x, y] = DS_rgb[x, y, 0] + DS_rgb[x, y, 1] + DS_rgb[x, y, 2];
}
}
//xy = DS.FindIndex(z => z == Math.Min(DS));
xy = indexOfMiniumValue(DS);
// Ausgabe
// Ausgeben der Matrix DS
/*
Console.WriteLine("\nMatrix with all differtial squares:");
Print2DArray(DS);
*/
Console.WriteLine($"\nPosition of your template in your image (upper left corner): ({xy[0]}, {xy[1]})");
Console.Write("\nPress any key to close the TemplateMatcher console app...");
Console.ReadKey();
}
}
}