Неприемлемая производительность при чтении прозрачного .png Pixel by Pixel

Я создаю инструмент, который обнаруживает спрайты на листе спрайтов и преобразует каждый найденный спрайт в новый BufferedImage. Этот процесс работает, но непозволительно медленно с определенными форматами изображений, в основном прозрачными изображениями, такими как этот:

(Игровые активы Kenney — Animal Pack)

Я профилировал свой код и определил, что подавляющее большинство, более 99% времени моего приложения, тратится только на этот метод из-за множества вызовов getRGB().

private fun findContiguousSprite(image: BufferedImage, startingPoint: Point, backgroundColor: Color): List<Point> {
    val unvisited = LinkedList<Point>()
    val visited   = arrayListOf(startingPoint)

    unvisited.addAll(neighbors(startingPoint, image).filter {
        Color(image.getRGB(it.x, it.y)) != backgroundColor
    })

    while (unvisited.isNotEmpty()) {
        val currentPoint = unvisited.pop()
        val currentColor = Color(image.getRGB(currentPoint.x, currentPoint.y))

        if (currentColor != backgroundColor) {
            unvisited.addAll(neighbors(currentPoint, image).filter {
                !visited.contains(it) &&
                !unvisited.contains(it) &&
                (Color(image.getRGB(it.x, it.y)) != backgroundColor)
            })

            visited.add(currentPoint)
        }
    }

    return visited.distinct()
}

Я попытался оптимизировать процесс извлечения цветов RGB, как показано в вопросе Java - получить пиксель массив из изображения путем доступа к буферу растровых данных изображения, но это не работает в новейших версиях Java с расширением java.lang.ClassCastException: java.awt.image.DataBufferInt cannot be cast to java.awt.image.DataBufferByte.

Другие камни преткновения включают обманчиво ненужное сочетание цветов, например, в строке Color(image.getRGB(it.x, it.y)) != backgroundColor. Однако если image.getRGB() по умолчанию возвращает цветовое пространство RGBA, то background.rgb возвращает только цветовое пространство sRGB.

Вопрос: как повысить скорость чтения BufferedImage, особенно в случае прозрачных изображений? Почему это так быстро почти с любым другим изображением .png, которое я добавляю, кроме этих?

Примечание. Хотя код написан на Kotlin, в качестве ответа я принимаю Java или любой другой язык JVM.

Дамп кода. Если вам нужен полный раздел кода:

private fun findSpriteDimensions(image: BufferedImage,
                                 backgroundColor: Color): List<Rectangle> {
    val workingImage = image.copy()

    val spriteDimensions = ArrayList<Rectangle>()
    for (pixel in workingImage) {
        val (point, color) = pixel

        if (color != backgroundColor) {
            logger.debug("Found a sprite starting at (${point.x}, ${point.y})")
            val spritePlot = findContiguousSprite(workingImage, point, backgroundColor)
            val spriteRectangle = spanRectangleFrom(spritePlot)

            logger.debug("The identified sprite has an area of ${spriteRectangle.width}x${spriteRectangle.height}")

            spriteDimensions.add(spriteRectangle)
            workingImage.erasePoints(spritePlot, backgroundColor)
        }
    }

    return spriteDimensions
}

private fun findContiguousSprite(image: BufferedImage, startingPoint: Point, backgroundColor: Color): List<Point> {
    val unvisited = LinkedList<Point>()
    val visited   = arrayListOf(startingPoint)

    unvisited.addAll(neighbors(startingPoint, image).filter {
        Color(image.getRGB(it.x, it.y)) != backgroundColor
    })

    while (unvisited.isNotEmpty()) {
        val currentPoint = unvisited.pop()
        val currentColor = Color(image.getRGB(currentPoint.x, currentPoint.y))

        if (currentColor != backgroundColor) {
            unvisited.addAll(neighbors(currentPoint, image).filter {
                !visited.contains(it) &&
                !unvisited.contains(it) &&
                (Color(image.getRGB(it.x, it.y)) != backgroundColor)
            })

            visited.add(currentPoint)
        }
    }

    return visited.distinct()
}

private fun neighbors(point: Point, image: Image): List<Point> {
    val points = ArrayList<Point>()
    val imageWidth = image.getWidth(null) - 1
    val imageHeight = image.getHeight(null) - 1

    // Left neighbor
    if (point.x > 0)
        points.add(Point(point.x - 1, point.y))

    // Right neighbor
    if (point.x < imageWidth)
        points.add(Point(point.x + 1, point.y))

    // Top neighbor
    if (point.y > 0)
        points.add(Point(point.x, point.y - 1))

    // Bottom neighbor
    if (point.y < imageHeight)
        points.add(Point(point.x, point.y + 1))

    // Top-left neighbor
    if (point.x > 0 && point.y > 0)
        points.add(Point(point.x - 1, point.y - 1))

    // Top-right neighbor
    if (point.x < imageWidth && point.y > 0)
        points.add(Point(point.x + 1, point.y - 1))

    // Bottom-left neighbor
    if (point.x > 0 && point.y < imageHeight - 1)
        points.add(Point(point.x - 1, point.y + 1))

    // Bottom-right neighbor
    if (point.x < imageWidth && point.y < imageHeight)
        points.add(Point(point.x + 1, point.y + 1))

    return points
}

Первая оптимизация

Руководствуясь комментарием @Durandal, я решил изменить свой ArrayList на HashSet. Я также нашел способ сохранить альфа-значения, используя альтернативный конструктор для цвета, Color(rgb, preserveAlpha). Теперь мне больше не нужно упаковывать getRGB() перед сравнением двух значений.

private fun findContiguousSprite(image: BufferedImage, point: Point, backgroundColor: Color): List<Point> {
    val unvisited = LinkedList<Point>()
    val visited   = hashSetOf(point)

    unvisited.addAll(neighbors(point, image).filter { image.getRGB(it.x, it.y) != backgroundColor.rgb })

    while (unvisited.isNotEmpty()) {
        val currentPoint = unvisited.pop()
        val currentColor = image.getRGB(currentPoint.x, currentPoint.y)

        if (currentColor != backgroundColor.rgb) {
            unvisited.addAll(neighbors(currentPoint, image).filter {
                !visited.contains(it) &&
                !unvisited.contains(it) &&
                image.getRGB(it.x, it.y) != backgroundColor.rgb
            })

            visited.add(currentPoint)
        }
    }

    return visited.toList()
}

Это обработало изображение выше в 319ms. Потрясающий!