Python - NumPy - tuplas como elementos de una matriz

Question

Soy un CS major en la universidad trabajando en un proyecto de programación para mi curso Calc III que involucra la descomposición de valores singulares. La idea es básicamente convertir una imagen de m x n dimensiones en una matriz m x n en la que cada elemento es una tupla que representa los canales de color (r, g, b) del píxel en el punto (m, n). Estoy usando Python porque es el único idioma que he sido (bien) enseñado hasta ahora.

Por lo que puedo decir, a Python generalmente no le gustan las tuplas como elementos de una matriz. Hice un poco de investigación de mi propia y encontré una solución, es decir, antes de la asignación de la matriz de la siguiente manera:

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 

Esto funcionó correctamente durante la primera parte de la tarea, que era simplemente para convertir una imagen a una matriz (sin álgebra lineal involucrada).

La parte con SVD, sin embargo, es donde se vuelve más complicado. Cuando llamo a la función integrada de numpy SVD, utilizando la matriz he construido a partir de mi imagen (donde cada elemento es una tupla), me sale el siguiente error:

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. 

Este es el mismo error que estaba inicialmente , antes de hacer algunas investigaciones y descubrí que podía asignar previamente mis matrices para permitir que las tuplas se convirtieran en elementos.

El problema ahora es que solo estoy en mi primer semestre de programación (a nivel universitario), y estas funciones numéricas escritas por y para programadores profesionales son un poco demasiado negras para mí (aunque estoy seguro de que están mucho más claros para aquellos con experiencia). Así que editar estas funciones para permitir tuplas es un poco más complicado que cuando lo hice en mi propia función. ¿A dónde debo ir desde aquí? Supongo que debería copiar las funciones numPy relevantes en mi propio programa, y ​​modificarlas en consecuencia?

Gracias de antemano.

Answer 1

Creo que quiere un ph por pw por 3 numpy array.

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) 

sólo tiene que asegurarse de getRGB devuelve una lista de 3 elementos en lugar de una tupla.

Answer 2

En lugar de establecer el tipo de elemento de matriz en 'O' (objeto) debe establecerlo en una tupla. Ver the SciPy manual para algunos ejemplos.

En su caso, más fácil es usar algo como

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

Suponiendo que los valores de RGB son tuplas de 3 números de punto flotante.

Esto es similar a la creación de una matriz 3d (como Steve sugirió) y, de hecho, se accede a los elementos de tupla como a[n,m][k] o z[n,m,k] donde k es el elemento en la tupla.

Por supuesto, el SVD se define para las matrices 2d y no para las matrices en 3D, por lo que no puede usar linalg.svd (a). Debes decidir la SVD de qué matriz (de las tres posibles: R G y B) que necesitas.

Si, por ejemplo, desea que el SVD de la matriz "R" (suponiendo que es el primer elemento de la tupla) usar algo como:

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