快速访问随机图像像素且最多一次的方法

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我正在学习OpenCV(C ++),并且作为一种简单的实践,我设计了一种简单的效果,使某些图像像素为黑色或白色。我希望每个像素最多可以编辑一次;所以我将所有像素的地址添加到向量中。但是这使我的代码非常慢。特别适用于大图像或高效果。这是我的代码:

void effect1(Mat& img, float amount)    // 100 ≥ amount ≥ 0
{
    vector<uchar*> addresses;
    int channels = img.channels();
    uchar* lastAddress = img.ptr<uchar>(0) + img.total() * channels;
    for (uchar* i = img.ptr<uchar>(0); i < lastAddress; i += channels) addresses.push_back(i);   //Fast Enough
    size_t count = img.total() * amount / 100 / 2;
    for (size_t i = 0; i < count; i++)
    {
        size_t addressIndex = xor128() % addresses.size();   //Fast Enough, xor128() is a fast random number generator
        for (size_t j = 0; j < channels; j++)
        {
            *(addresses[addressIndex] + j) = 255;
        }   //Fast Enough
        addresses.erase(addresses.begin() + addressIndex);    // MAKES CODE EXTREMELY SLOW
    }
    for (size_t i = 0; i < count; i++)
    {
        size_t addressIndex = xor128() % addresses.size();   //Fast Enough, xor128() is a fast random number generator
        for (size_t j = 0; j < channels; j++)
        {
            *(addresses[addressIndex] + j) = 0;
        }   //Fast Enough
        addresses.erase(addresses.begin() + addressIndex);    // MAKES CODE EXTREMELY SLOW
    }
}

我认为擦除项目后重新排列矢量项目是使我的代码运行缓慢的原因(如果删除addresss.erase,代码将快速运行。

是否有快速方法最多可以一次从集合(或数字范围)中选择每个随机项目?

也:我很确定这种效果已经存在。有人知道它的名字吗?

c++ opencv image-processing random
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此答案假设您具有随机位生成器功能,因为std::random_shuffle要求这样做。我不知道xor128的工作方式,所以我将使用<random>库的功能。

[如果我们有N个商品,并且我们希望从该人口中随机选择大小为jk的组,并且没有重叠,我们可以记下卡片上每个商品的索引,随机排列在甲板上,先抓j卡,然后再抓k卡。剩下的一切都将被丢弃。我们可以使用<random>库来实现。有关如何合并自定义PRNG(如您使用xor128实现的)的待定答案。

这假设random_device在您的系统上不起作用(许多编译器以始终返回相同序列的方式来实现它),因此我们将随机生成器作为当前时间的种子,就像老式的srand我们的以前是妈妈做的。

未经测试,因为我不知道如何使用OpenCV。有经验的人请进行适当的编辑。

#include <ctime>     // for std::time
#include <numeric>   // for std::iota
#include <random>
#include <vector>

void effect1(Mat& img, float amount, std::mt19937 g)    // 0.0 ≥ amount ≥ 1.00
{
    std::vector<cv::Size> ind(img.total());
    std::iota(ind.begin(), ind.end(), 0);   // fills with 0, 1, 2, ...
    std::random_shuffle(ind.begin(), ind.end(), g);
    cv::Size count = img.total() * amount;

    auto white = get_white<Mat>();  // template function to return this matrix' concept of white
                                    // could easily replace with cv::Vec3d(255,255,255) 
                                    // if all your matrices are 3 channel?
    auto black = get_black<Mat>();  // same but... opposite

    auto end = ind.begin() + count;
    for (auto it = ind.begin(), it != end; ++it)
    {
        img.at(*it) = white;
    }
    end = (ind.begin() + 2 * count) > ind.end() ?
               ind.end() : 
               ind.begin() + 2 * count;
    for (auto it = ind.begin() + count; it != end; ++it)
    {
        img.at(*it) = black;
    }
}

int main()
{
    std::mt19937 g(std::time(nullptr)); // you normally see this seeded with random_device
                                        // but that's broken on some implementations
                                        // adjust as necessary for your needs
    cv::Mat mat = ... // make your cv objects

    effect1(mat, 0.1, g);

    // display it here

}

另一种方法

不是从甲板上重新排列索引和抽签卡,而是假设每个像素都有切换为白色,切换为黑色或保持不变的随机概率。如果您的数量为0.4,则选择介于0.0和1.0之间的随机数,介于0.0和0.4之间的任何结果会使像素变黑,而介于0.4和0.8之间的结果会使像素变白,否则它将保持不变。

一般算法:

given probability of flipping -> f
for each pixel in image -> p:
    get next random float([0.0, 1.0)) -> r
    if r < f
        then p <- BLACK
    else if r < 2*f
        then p <- WHITE

您每次不会获得相同数量的白色/黑色像素,但这是随机的!无论如何,我们都会为改组算法为每个像素生成一个随机数。除非我弄错,否则这具有相同的复杂性。


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也:我很确定这种效果已经存在。有人知道它的名字吗?


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我也发布了一个简单的代码:

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