查找矩阵单元格中所有索引的最大值和索引的最佳方法

Question

我有 100 个图像，每个图像大小为 512 x 512，存储在一个元胞数组中。

我想通过搜索所有图像来找到每个像素位置的最大值和索引。

这是示例表示：

我的代码：

imgs = cell(1,5);
imgs{1} = [2,3,2;3,2,2;3,1,1];
imgs{2} = [2,3,1;4,2,3;2,2,1];
imgs{3} = [3,2,1;5,3,5;3,2,3];
imgs{4} = [4,4,2;5,3,4;4,2,2];
imgs{5} = [4,5,2;4,2,5;3,3,1];

[nrows, ncols] = size(imgs{1});
maxVal_Mat = zeros(nrows,ncols);
maxIdx_Mat = zeros(nrows,ncols);
for nrow = 1:nrows
    for ncol = 1:ncols
        [maxVal_Mat(nrow, ncol), maxIdx_Mat(nrow, ncol)] = max(cellfun(@(x) x(nrow, ncol) , imgs));
    end
end

maxVal_Mat =

     4     5     2
     5     3     5
     4     3     3

maxIdx_Mat =

     4     5     1
     3     3     3
     4     5     3

关于如何优化此代码以节省执行时间和内存的任何想法。

注意：这是问题的示例演示，原始单元格和矩阵都很大。

谢谢，

戈皮

Answer 1

由于所有图像的大小都相同，因此将它们存储在 3D 矩阵中比存储在元胞数组中更有意义，这也大大简化了对它们执行此类操作。您可以将imgs 从元胞数组转换为 3D 矩阵，并像这样找到最大值和索引：

imgs = cat(3, imgs{:});  % Concatenate into a 3D matrix
[maxValue, index] = max(imgs, [], 3)  % Find max across third dimension

maxValue =

     4     5     2
     5     3     5
     4     3     3

index =

     4     5     1
     3     3     3
     4     5     3

有一些关于使用元胞数组与多维数组in this post 的讨论。通常，多维数组将为您提供更好的许多操作性能，但需要连续的内存空间来存储（这可能会导致您更快地达到内存限制以增加数组大小）。元胞数组不需要连续的内存空间，因此内存效率更高，但会使某些操作复杂化。

Answer 2

我提出了另一种可能的解决方案：

• 增加执行时间
• 消耗更少的内存

如果您的图像很大并且由于内存限制您无法连接所有图像，这是一个选项。

我没有将所有图像加载到单个 3D 矩阵中，而是成对比较图像。

如果我以你为例：

imgs = cell(1,5);
imgs{1} = [2,3,2;3,2,2;3,1,1];
imgs{2} = [2,3,1;4,2,3;2,2,1];
imgs{3} = [3,2,1;5,3,5;3,2,3];
imgs{4} = [4,4,2;5,3,4;4,2,2];
imgs{5} = [4,5,2;4,2,5;3,3,1];

% Only for the first image
Mmax = imgs{1};
Mind = ones(size(imgs{1}));

for ii = 2:numel(imgs)
    % 2 by 2 comparison
    [Mmax,ind] = max(cat(3,Mmax,imgs{ii}),[],3);
    Mind(ind == 2) = ii;
end

结果：

Mmax =

   4   5   2
   5   3   5
   4   3   3

Mind =

   4   5   1
   3   3   3
   4   5   3

具体来说，相同的代码如下所示：

% your list of images
file = {'a.img','b.img','c.img'}

I = imread(file{1}); 
Mmax = I;
Mind = ones(size(I));

for ii = 2:numel(file)
    I = imread(file{ii})
    [Mmax,ind] = max(cat(3,Mmax,I),[],3);
    Mind(ind == 2) = ii;
end