矩阵的滑动窗口求和

Question

我有一个 50x50 的矩阵，我想将每个 10x10（或另一个设定的大小值 - 始终为正方形）重叠网格中的值相加，即：

为清楚起见，重叠窗口仅显示在对角线上。我尝试做的第一个任务是定义每个窗口的坐标：

win=10;
start = [1,10,1,10];
for y=1:(50-win)
    for g=1:(50-win)
        tmp = [start(g,1)+1,start(g,2)+1,start(end,3),start(end,4)];
        start = [start;tmp];
    end
    start(end+1,1:4) = [1,10,1+y,10+y];
end

然后我会遍历坐标列表，使用sum 和每个窗口的逻辑索引。

问题#1：上面的代码不是特别有说服力。任何人都可以展示一种更“MATLABesque”的方式或更简洁的方式吗？

问题 #2：然后我想在矩阵中定义一个特定的坐标（索引），例如m(26,26) 并获取包含此坐标的所有窗口的列表。但我不知道该怎么做。谁能告诉我怎么做？

Answer 1

问题 #1

我能想到的最类似于 Matlab 的方法是二维卷积 (conv2)（我现在看到的是 @rahnema1 评论的）：

M = randi(9, 5, 5); % input: square matrix, arbitrary size
N = 3; % block size, assumed square, not larger than M
result = conv2(M, ones(N), 'valid');

等效地，您可以使用最近引入的movsum 函数，两次（每个维度一次）：

result = movsum(movsum(M, N, 1, 'Endpoints', 'discard'), N, 2, 'Endpoints', 'discard');

例子：

M =
     4     4     3     1     2
     2     8     7     1     6
     3     6     7     5     5
     6     5     4     8     1
     5     9     6     9     4

result =
    44    42    37
    48    51    44
    51    59    49

问题 #2

最简单的方法（不是最有效的方法）是再次使用卷积，逻辑矩阵在所需位置包含true，否则为false，并检查卷积不为零的位置：

in_coords = [3 4]; % example input coordinates
T = false(size(M)); % initiallize matrix containing false, same size as M
T(in_coords(1), in_coords(2)) = true; % true at the desired coordinates
C = conv2(T, ones(N), 'valid'); % this gives 1 for blocks affected by in_coords
[ii, jj] = find(C); % row and column indices of nonzero values 
out_coords = [ii jj]; % build result

在这个例子中，

out_coords =
     1     2
     2     2
     3     2
     1     3
     2     3
     3     3

Answer 2

编辑：您想要conv2 解决方案。当你只问身体里有什么而不​​是 cmets 时，我回答了这个问题，所以我回答了如何让窗户对角滑动。如果你想要全部，你想要 conv2 Luis 建议的那样。

回答#1

num_pixels_box=10;
offset=[1,1];
num_offsets=size(img,1)/num_pixels_box; % assumes square image and box

for ii=1:num_offsets
    index_start=[0,0]+ii*offset;
    index_end = index_start+[num_pixels_box-1,num_pixels_box-1];
    result(ii)=sum(sum(img(index_start(1):index_end(1),index_start(2):index_end(2))));
end

我还没有测试过，但应该是关于如何以 MATLABesque 方式创建它的一般想法。你可以将这些东西组合成其他变量，或更紧凑的形式，但我希望这样是有意义的。

回答#2

如果你有一个正方形的上限和下限，知道一个点是否在它里面，它只是几个 if 条件。为清楚起见，创建一个函数is_in_square()。然后只需遍历现有的窗口。