Python - NumPy - 作爲數組元素的元組

我是大學的CS專業，主要從事計算三級計劃編程項目，涉及奇異值分解。該想法基本上是將m×n維的圖像轉換爲m×n矩陣，其中每個元素是代表點（m，n）處像素的顏色通道（r，g，b）的元組。我使用的是Python，因爲它是迄今爲止唯一真正教授的語言。Python - NumPy - 作爲數組元素的元組

從我可以告訴，Python通常不喜歡元組作爲數組的元素。我做了我自己的一個小小的研究，發現了一個解決方案，即預分配數組如下：

def image_to_array(): #converts an image to an array 
    aPic = loadPicture("zorak_color.gif") 
    ph = getHeight(aPic) 
    pw = getWidth(aPic) 
    anArray = zeros((ph,pw), dtype='O') 
    for h in range(ph): 
     for w in range(pw):    
      p = getPixel(aPic, w, h) 
      anArray[h][w] = (getRGB(p)) 
    return anArray

這工作正常進行分配的第一部分，這是簡單地將圖像轉換爲一矩陣（不涉及線性代數）。

儘管如此，SVD的部分卻變得更加棘手。當我調用內置numpy的SVD功能，使用我從我的形象建造的陣列（其中每個元素是一個元組），我收到以下錯誤：

Traceback (most recent call last): 
    File "<pyshell#5>", line 1, in -toplevel- 
    svd(x) 
    File "C:\Python24\Lib\site-packages\numpy\linalg\linalg.py", line 724, in svd 
    a = _fastCopyAndTranspose(t, a) 
    File "C:\Python24\Lib\site-packages\numpy\linalg\linalg.py", line 107, in _fastCopyAndTranspose 
    cast_arrays = cast_arrays + (_fastCT(a.astype(type)),) 
ValueError: setting an array element with a sequence.

這是同樣的錯誤我正在開始，之前我做了一些研究，發現我可以預分配我的數組，允許元組作爲元素。

現在的問題是，我只在我的第一學期（大學水平）編程，這些專業程序員編寫的numPy函數對我來說有點過於黑暗（儘管我確信他們對於那些有經驗的人來說更加清楚）。所以編輯這些函數以允許元組比我在自己的函數上做的更復雜一些。我需要從哪裏出發？我假設我應該將相關的numPy函數複製到我自己的程序中，並相應地修改它們？

在此先感謝。

來源

2010-11-20 Thomas

的SVD僅適用於矩陣。你打算爲每個RGB通道做一個SVD嗎？換句話說，即使你形成一個m×n×3的數組，你也不能將它傳遞給SVD函數，因爲SVD是爲矩陣而不是任意大小的張量定義的。 – 2010-11-20 07:07:39

我想你想要一個ph由pw通過3 numpy數組。

anArray = zeros((ph,pw,3)) 
for h in range(ph): 
    for w in range(pw):    
     p = getPixel(aPic, w, h) 
     anArray[h][w] = getRGB(p)

你只需要確保getRGB返回一個3元素列表，而不是一個元組。

來源

2010-11-20 04:53:59

當然，這很容易，我只是把list（）放在getRGB周圍。但在執行完更改後，我開始出現一個新錯誤： svd中的文件「C：\ Python24 \ Lib \ site-packages \ numpy \ linalg \ linalg.py」行720，其中包含文件「 C：\ Python24 \ Lib \ site-packages \ numpy \ linalg \ linalg.py「，第116行，在_assertRank2 引發LinAlgError'％d維數組給定。數組必須是\ LinAlgError：給出的三維數組。數組必須是二維的所以我仍然需要一種方法來創建一個可以與numPy一起工作的「2-d」元組矩陣... – Thomas 2010-11-20 07:29:00

第二個想法是，這並沒有什麼意義。我不認爲你可以找到一個二維矩陣的SVD，這個矩陣的元素是元組，如果存在3D矩陣的SVD這樣的事情，那肯定超出了我的課程和這個項目的範圍。我需要弄清楚如何爲每個顏色通道執行此操作，然後以某種方式組合這三個矩陣。感謝您的答覆。 – Thomas 2010-11-20 07:38:54

*是* SVD [DeLathauwer 2000] [Mesgarani 2004]的3D版本，但我懷疑它不是你想要的。對於諸如人臉識別之類的任務，人們通常矢量化*整個圖像*，然後將這些矢量連接成大小爲（h * w）的大矩陣「X」（數字圖像），然後*在X上執行PCA '這相當於'XX^T'的SVD。我在這裏回答了一個相關問題：http://stackoverflow.com/questions/4171866/creating-a-dataset-from-an-image-with-python-for-face-recognition/4176400#4176400 – 2010-11-20 13:49:32

不應將數組元素類型設置爲'O'（對象），而應將其設置爲元組。有關示例，請參閱the SciPy manual。

在你的情況，最簡單的就是使用類似

a = zeros((ph,pw), dtype=(float,3))

假設你的RGB值是3個浮點數的元組。

這與創建3D數組類似（如Steve所建議的），實際上，元組元素的訪問形式爲a[n,m][k]或z[n,m,k]，其中k是元組中的元素。

當然，SVD是爲2d矩陣定義的，而不是3d數組，因此您不能使用linalg.svd（a）。你必須決定你需要什麼矩陣（三種可能的矩陣：R G和B）的SVD。

如果，例如，你想要的「R」矩陣的SVD（假設是元組的第一個元素），使用這樣的：

linalg.svd(a[:,:,1])

來源

2010-11-20 08:25:02 nimrodm