作为数组元素的Python - NumPy - tuples

Question

我是大学计算机科学专业的学生，正在为我的Calc III课程做一个涉及奇异值分解的编程项目。其思想基本上是将m×n维的图像转换成m×n矩阵，其中每个元素是表示点(m，n)处的像素的颜色通道(r，g，b)的元组。我之所以使用Python，是因为到目前为止，Python是我唯一真正(学得很好)的语言。

据我所知，Python通常不喜欢将元组作为数组的元素。我自己做了一点研究，找到了一个解决办法，即按如下方式预先分配数组：

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

对于任务的第一部分，这是正确的，简单地将图像转换为矩阵(不涉及线性代数)。

然而，SVD的部分是它变得更棘手的地方。当我使用从我的映像构建的数组(其中每个元素都是一个元组)调用内置的numPy svd函数时，我得到以下错误：

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.

这是我最初得到的错误，在我做一些研究之前，我发现我可以预先分配我的数组，以允许元组作为元素。

现在的问题是，我只是在(大学水平)编程的第一个学期，这些由专业程序员编写并为专业程序员编写的numPy函数对我来说有点太黑盒了(尽管我相信有经验的人会更清楚)。因此，编辑这些函数以支持元组比我在自己的函数上编辑时要复杂一些。从这里我需要去哪里？我假设我应该将相关的numPy函数复制到我自己的程序中，并相应地修改它们？

提前谢谢。

Answer 1

您应该将数组元素类型设置为元组，而不是将其设置为'O‘(对象)。有关示例，请参阅the SciPy manual。

在您的示例中，最简单的方法是使用类似于

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

假设您的RGB值是3个浮点数的元组。

当然，奇异值分解是针对2维矩阵而不是3维数组定义的，因此您不能使用linalg.svd(a)。你必须决定你需要什么矩阵的奇异值分解(三个可能的矩阵:R，G和B)。

例如，如果您想要计算"R“矩阵的奇异值分解(假设它是元组的第一个元素)，请使用如下内容：

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

Answer 2

我想你需要一个ph by pw by 3 numpy数组。

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)

您只需要确保getRGB返回一个包含3个元素的列表，而不是元组。