将线性阵列转换为二维矩阵

Convert linear Array to 2D Matrix

本文关键字：二维 线性 阵列 转换      更新时间：2023-10-16

我得到了一个浮点指针(数组)，它表示一个图像。它的元素计数和索引具有宽度*高度。图像不像一个矩阵，它的原点在左上角。相反，它的原点在左下角，就像在圆括号坐标系中一样。达到最大宽度后，它从左侧的下一行开始。

所以我想有效地将这个数组转换为2D矩阵(可选：opencv)。

我该如何以良好和有效的方式做到这一点？我该如何将其转换回？

提前谢谢。

我会在湖中扔一块石头，看着涟漪。注意：我不知道调用者希望对xformed数据做什么，这主要是因为我对OpenCV的知识还不成熟。然而，转型的核心问题似乎很直接。如果我偏离了底线，请留下评论，我会放弃答案。我提出了两种方法，一种用于数据反转，另一种用于使用C++类的简单访问器包装。

内嵌反转：如果调用方需要反转行以适应传递给API的使用，则可以就地完成。只要确保在使用反转数据后再次执行即可。一个纯粹面向字节的例子是：

// in-place inversion of the linear matrix to re-origin.
void mat_invert(float *data, size_t height, size_t width)
{
// must be at least 2 rows high for this to mean anything.
if (height < 2)
return;
// setup a pair of pointers to walk the rows in byte-form
unsigned char* top = (unsigned char*)data;
unsigned char *bottom = (unsigned char *)(data + (height-1)*width);
size_t row_width = sizeof(data[0]) * width;
while (top < bottom)
{
for (size_t i=0; i<row_width; i++)
{
*top ^= *bottom;
*bottom ^= *top;
*top++ ^= *bottom++;
}
bottom -= 2*row_width;
}
}

示例用法：

int main(int argc, char *argv[])
{
const size_t w = 10;
const size_t h = 5;
float ar[h*w];
memset(ar, 0, sizeof(ar));
ar[0]       = 0.1;
ar[1*w + 1] = 1.1;
ar[2*w + 2] = 2.1;
ar[3*w + 3] = 3.1;
ar[4*w + 4] = 4.1;
// dump original
for (size_t i=0; i<h; i++)
{
for (size_t j=0; j<w; j++)
cout << ar[i*w+j] << ' ';
cout << endl;
}
cout << endl;
// invert original
mat_invert(ar, h, w);
for (size_t i=0; i<h; i++)
{
for (size_t j=0; j<w; j++)
cout << ar[i*w+j] << ' ';
cout << endl;
}
cout << endl;
// invert again
mat_invert(ar, h, w);
for (size_t i=0; i<h; i++)
{
for (size_t j=0; j<w; j++)
cout << ar[i*w+j] << ' ';
cout << endl;
}
cout << endl;
return EXIT_SUCCESS;
}

结果：

0.1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 
0 1.1 0 0 0 0 0 0 0 0 
0 0 2.1 0 0 0 0 0 0 0 
0 0 0 3.1 0 0 0 0 0 0 
0 0 0 0 4.1 0 0 0 0 0 
0 0 0 0 4.1 0 0 0 0 0 
0 0 0 3.1 0 0 0 0 0 0 
0 0 2.1 0 0 0 0 0 0 0 
0 1.1 0 0 0 0 0 0 0 0 
0.1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 
0.1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 
0 1.1 0 0 0 0 0 0 0 0 
0 0 2.1 0 0 0 0 0 0 0 
0 0 0 3.1 0 0 0 0 0 0 
0 0 0 0 4.1 0 0 0 0 0

隐式访问类：如果您所需要的只是为您完成虚拟行/高度计算，那么以下内容就足够了：

#include <iostream>
#include <exception>
#include <stdexcept>
using namespace std;
class matrix_xform
{
private:
size_t width, height;
float *data;
public:
matrix_xform(float *data, size_t height, size_t width)
: data(data), width(width), height(height)
{
}
float * operator[](size_t x)
{
if (x > (height-1))
throw std::out_of_range("matrix_xform[x]");
return data + (width * (height - 1 - x));
}
const float * operator[](size_t x) const
{
if (x > (height-1))
throw std::out_of_range("matrix_xform[x]");
return data + (width * (height - 1 - x));
}
};

示例用法：

int main(int argc, char *argv[])
{
const size_t w = 10;
const size_t h = 5;
float ar[h*w];
memset(ar, 0, sizeof(ar));
matrix_xform mat(ar, h, w);
mat[0][0] = 1.0;
mat[1][1] = 1.0;
mat[2][2] = 1.0;
mat[3][3] = 1.0;
mat[4][4] = 1.0;
// dump original
for (size_t i=0; i<h; i++)
{
for (size_t j=0; j<w; j++)
cout << ar[i*w+j] << ' ';
cout << endl;
}
cout << endl;
// dump using accessor
for (size_t i=0; i<h; i++)
{
for (size_t j=0; j<w; j++)
cout << mat[i][j] << ' ';
cout << endl;
}
return EXIT_SUCCESS;
}

结果：

0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 
0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 
0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 
0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 
0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 
0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 
0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 
0 0 0 0 1 0 0 0 0 0

我希望它能覆盖OP正在寻找的每一个基地。

将图像处理API规划为

void my_func (int *src, int *dst, int x_stride, int y_stride, int N);

使其易于在连续内存中迭代，同时在左<->之间切换扫描方向对，但也在向上<->之间向下

如果API被设计用于不同的输入&输出跨步，还可以更改每个图像元素的字节数(例如，将颜色模式从RGBA更改为RGB，或从24位RGB更改为16位R5G6B5，从int更改为float等)，也可以更改图像宽度(和高度…)。

重点是，无论图像的每一行的位置如何，数学都应该是相同的。

其中一个功能可以是：

copy_row(int *src, int* dst, int N, int x_stride);
copy_2D_mem(int *src_base, int* dst_base, int N, int M, int y_stride, int x_stride);

再说一遍，许多现有的opencv算法很可能不关心图像的方向。写自己的文章，也可以采用同样的方法。

根据我的理解，您需要将数组传递给OpenCV API，以便它将其解释为(top,left)索引的二维矩阵。一个简单的方法可以在不重新排列任何阵列的情况下做到这一点，如以下示例所示：

float a[8] = {1,2,3,4,5,6,7,8};  //your array containing the image
int img_width = 2;
int img_height = 4;
float** b = new float*[img_height];
for(int i=img_height ; i>0; i--)
b[img_height-i] = a+ (i-1)*img_width;
//call your API
do_something(b,img_height,img_width); 

//your OpenCV API that expects a 2-d matrix 
void do_something(float** x , int r, int c){};

如果需要，可以将其转换为一个方便的函数/宏，在调用OpenCV API之前，可以调用该函数/宏以获得所需格式的二维矩阵。此外，完成后，不要忘记为为此目的创建的临时数组取消分配内存。

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