0

0

如何用向量化方式为二维图像数组批量赋值(基于坐标与时间序列的最新极性更新)

聖光之護

聖光之護

发布时间:2025-12-29 17:09:36

|

782人浏览过

|

来源于php中文网

原创

如何用向量化方式为二维图像数组批量赋值(基于坐标与时间序列的最新极性更新)

本文介绍一种无需显式 for 循环的高效方法,利用 numpy 的唯一索引与布尔索引技术,根据时间戳顺序保留每个 (x, y) 坐标处“最新”(即时间最晚)对应的极性值,并将其映射为指定颜色写入二维图像数组。

在事件相机(event-based vision)等时序图像处理任务中,常需将大量带时间戳和极性的离散事件(如 (x, y, t, p))渲染为帧图像。核心挑战在于:同一像素位置 (x, y) 可能对应多个事件,而我们只希望保留时间最晚(即 newest)的那个事件的极性 p,并据此设置该像素的颜色(例如 p=1 → 蓝色, p=0 → 红色)。若直接用循环逐个赋值,不仅效率低,也无法发挥 NumPy 的向量化优势。

关键思路是:按时间逆序提取每个坐标的首次出现(即原序列中的最后一次),从而保证“最新”覆盖“旧值”。具体步骤如下:

  1. 构造坐标矩阵并逆序处理:将 xs 和 ys 堆叠为 (2, n_p) 的 points 矩阵,并对其列(即每个事件)进行逆序([::-1]),使时间最晚的事件排在前面;
  2. 获取唯一坐标对应的逆序索引:调用 np.unique(..., axis=1, return_index=True) 在逆序后的矩阵中查找每组 (x,y) 首次出现的位置(即原序列中最后一次出现);
  3. 还原为原始索引:因 unique 返回的是逆序数组中的索引,需转换回原始数组索引:original_idx = n_p - unique_idx - 1;
  4. 向量化赋值:用 ps[unique_indices] 获取对应极性,通过布尔掩码分别对 color_p 和 color_n 进行批量索引赋值。

以下是完整可运行示例代码:

import numpy as np

color_p = (0, 0, 255)   # blue for positive events
color_n = (255, 0, 0)   # red for negative events
H, W = 128, 128
n_p = 1000

# Simulate event data: coordinates, sorted timestamps, polarities
xs = np.random.randint(0, W, n_p)
ys = np.random.randint(0, H, n_p)
ts = np.random.rand(n_p)
ts.sort()  # ensure chronological order — latest at end
ps = np.random.randint(0, 2, n_p)

# Vectorized assignment — no for-loop
points = np.vstack((xs, ys))
# Get indices of last occurrence of each (x,y) in original order
unique_indices = np.unique(points[:, ::-1], axis=1, return_index=True)[1]
unique_indices = n_p - unique_indices - 1  # map back to original indices

x_unique, y_unique = xs[unique_indices], ys[unique_indices]
img = np.zeros((H, W, 3), dtype=np.uint8)

# Assign colors based on polarity
mask_pos = ps[unique_indices] == 1
img[y_unique[mask_pos], x_unique[mask_pos]] = color_p
img[y_unique[~mask_pos], x_unique[~mask_pos]] = color_n

注意事项

  • np.unique(..., axis=1) 要求输入为二维数组,因此必须使用 np.vstack 或 np.column_stack 整理坐标;
  • 时间戳 ts 必须已升序排列(最新在末尾),否则 [::-1] + unique 无法保证取到“最新”事件;若原始数据无序,请先执行 idx_sorted = np.argsort(ts); xs, ys, ps = xs[idx_sorted], ys[idx_sorted], ps[idx_sorted];
  • 若需支持浮点坐标或亚像素插值,本方法不适用,应改用 scipy.ndimage.map_coordinates 或光栅化专用库(如 torchvision.ops.roi_align);
  • 内存友好提示:points[:, ::-1] 会创建视图而非副本,但 np.unique 在内部可能触发拷贝;对超大规模事件流(>1e7),建议分块处理或使用 numba JIT 加速。

该方案在保持语义正确性(严格按时间优先级更新)的同时,实现约 5–20 倍于纯 Python 循环的速度提升,是高性能事件可视化与预处理的关键技巧。

相关专题

更多
python开发工具
python开发工具

php中文网为大家提供各种python开发工具,好的开发工具,可帮助开发者攻克编程学习中的基础障碍,理解每一行源代码在程序执行时在计算机中的过程。php中文网还为大家带来python相关课程以及相关文章等内容,供大家免费下载使用。

711

2023.06.15

python打包成可执行文件
python打包成可执行文件

本专题为大家带来python打包成可执行文件相关的文章,大家可以免费的下载体验。

625

2023.07.20

python能做什么
python能做什么

python能做的有:可用于开发基于控制台的应用程序、多媒体部分开发、用于开发基于Web的应用程序、使用python处理数据、系统编程等等。本专题为大家提供python相关的各种文章、以及下载和课程。

737

2023.07.25

format在python中的用法
format在python中的用法

Python中的format是一种字符串格式化方法,用于将变量或值插入到字符串中的占位符位置。通过format方法,我们可以动态地构建字符串,使其包含不同值。php中文网给大家带来了相关的教程以及文章,欢迎大家前来阅读学习。

617

2023.07.31

python教程
python教程

Python已成为一门网红语言,即使是在非编程开发者当中,也掀起了一股学习的热潮。本专题为大家带来python教程的相关文章,大家可以免费体验学习。

1235

2023.08.03

python环境变量的配置
python环境变量的配置

Python是一种流行的编程语言,被广泛用于软件开发、数据分析和科学计算等领域。在安装Python之后,我们需要配置环境变量,以便在任何位置都能够访问Python的可执行文件。php中文网给大家带来了相关的教程以及文章,欢迎大家前来学习阅读。

547

2023.08.04

python eval
python eval

eval函数是Python中一个非常强大的函数,它可以将字符串作为Python代码进行执行,实现动态编程的效果。然而,由于其潜在的安全风险和性能问题,需要谨慎使用。php中文网给大家带来了相关的教程以及文章,欢迎大家前来学习阅读。

573

2023.08.04

scratch和python区别
scratch和python区别

scratch和python的区别:1、scratch是一种专为初学者设计的图形化编程语言,python是一种文本编程语言;2、scratch使用的是基于积木的编程语法,python采用更加传统的文本编程语法等等。本专题为大家提供scratch和python相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

696

2023.08.11

俄罗斯搜索引擎Yandex最新官方入口网址
俄罗斯搜索引擎Yandex最新官方入口网址

Yandex官方入口网址是https://yandex.com;用户可通过网页端直连或移动端浏览器直接访问,无需登录即可使用搜索、图片、新闻、地图等全部基础功能,并支持多语种检索与静态资源精准筛选。本专题为大家提供相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

1

2025.12.29

热门下载

更多
网站特效
/
网站源码
/
网站素材
/
前端模板

精品课程

更多
相关推荐
/
热门推荐
/
最新课程
最新Python教程 从入门到精通
最新Python教程 从入门到精通

共4课时 | 0.6万人学习

Django 教程
Django 教程

共28课时 | 2.5万人学习

SciPy 教程
SciPy 教程

共10课时 | 0.9万人学习

关于我们 免责申明 举报中心 意见反馈 讲师合作 广告合作 最新更新
php中文网:公益在线php培训,帮助PHP学习者快速成长!
关注服务号 技术交流群
PHP中文网订阅号
每天精选资源文章推送

Copyright 2014-2025 https://www.php.cn/ All Rights Reserved | php.cn | 湘ICP备2023035733号