从 Julia 中的图像获取二维滑动窗口

Question

我需要使用 Julia 编程语言从图像中获取多个滑动窗口。我是这门语言的新手，很难找到高性能的解决方案。

问题：假设我有一个大小为 2000x2000 像素的灰度图像。我需要从此图像中获取/收集大小为 8x8 的所有可能的窗口（也称为子数组）。在 NumPy (Python) 中，只需通过

np.lib.stride_tricks.sliding_window_view(img, (8,8))

即可完成。其中

img

是形状为 2000x2000 的数组，元组 (8,8) 定义每个维度的窗口大小。

我尝试过什么：我之前见过类似的问题，例如：

• 使用滑动窗口查看 Julia 数组
• julia中的滑动窗口函数

不幸的是，我无法让这些建议在我的用例中正常工作。例如，

ImageFiltering.jl

中的mapwindow function不支持均匀形状的窗口，例如8x8。即使使用显式边框参数调用该函数也不会给出正确的结果；

mapwindow(collect, img, (9,9), border=Inner())

。

我的期望：给定一个 2000x2000 像素的数组，我需要返回 1993 个子数组，每个子数组的形状为 8x8 像素。不需要诸如填充或自定义步长之类的奇特东西（这应该只是 1）。

我已经编写了一个自定义函数（见下文）来实现此功能，但我不想重新发明轮子，因为 Julia 中的某个地方应该已经有相当高性能的东西了。

谢谢你

function get_windows(img, window_size=8)
           X, Y = size(img)

           [img[i:i+window_size-1, j:j+window_size-1]
           for i in 1:X-window_size+1
           for j in 1:Y-window_size+1]
end

Answer 1

这似乎适用于范围。 考虑这个图像 4x4:

julia> img = Gray.(i*j/20 for i in 1:4, j in 1:4)
4×4 Array{Gray{Float64},2} with eltype Gray{Float64}:
 Gray{Float64}(0.05)  Gray{Float64}(0.1)  Gray{Float64}(0.15)  Gray{Float64}(0.2)
 Gray{Float64}(0.1)   Gray{Float64}(0.2)  Gray{Float64}(0.3)   Gray{Float64}(0.4)
 Gray{Float64}(0.15)  Gray{Float64}(0.3)  Gray{Float64}(0.45)  Gray{Float64}(0.6)
 Gray{Float64}(0.2)   Gray{Float64}(0.4)  Gray{Float64}(0.6)   Gray{Float64}(0.8)

您可以使用以下代码制作均匀形状的窗口（此处为 2x2）：

julia> windows = mapwindow(collect, img, (0:1,0:1),border=Inner())
3×3 OffsetArray(::Matrix{Matrix{Gray{Float64}}}, 1:3, 1:3) with eltype Matrix{Gray{Float64}} with indices 1:3×1:3:
...

让我们看看：

julia> windows[1,1] # top left
2×2 Array{Gray{Float64},2} with eltype Gray{Float64}:
 Gray{Float64}(0.05)  Gray{Float64}(0.1)
 Gray{Float64}(0.1)   Gray{Float64}(0.2)

julia> windows[2,2] # middle
2×2 Array{Gray{Float64},2} with eltype Gray{Float64}:
 Gray{Float64}(0.2)  Gray{Float64}(0.3)
 Gray{Float64}(0.3)  Gray{Float64}(0.45)

julia> windows[3,3] # bottom right
2×2 Array{Gray{Float64},2} with eltype Gray{Float64}:
 Gray{Float64}(0.45)  Gray{Float64}(0.6)
 Gray{Float64}(0.6)   Gray{Float64}(0.8)