OpenCVによる出力画像について

Question

要素がすべて0で128x128の行列Xを作成
X=np.zeros([128,128],np.float32)
要素がすべて１の１行２列ｖ、ｗを作成
w=[i][j]とした場合、forでiとｊそれぞれ-64から63まで１づつ変化
wとvの内積をX[i,j]に代入
Ｘの要素の最大値255,最小値0となるようにXを正規化
コメントに沿ったコードのＸの出力画像はどのようなものになるのでしょうか

徐々に色がうっすらと変わってくる画像であると考えています。

Comments

[tiitoi]

まずはコードを書いてみてください

[rep0]

import numpy as np
import cv2

X=np.zeros([128,128],np.float32)
#要素がすべて１の２行行列ｖ、ｗを作成＃
v=np.ones([2,1],np.float32)

w=np.ones([2,1],np.float32)

#w=[i][j]とした場合、forでiとｊそれぞれ-64から63まで１づつ変化#
i=w[:,0]

j=w[0,:]

for i in range(-64,63):
for j in range(-64,63):
#wとvの内積をX[i,j]に代入#

np.dot(w,v,out = X[i][j])

#Ｘの要素の最大値255,最小値0となるようにXを正規化#
np.clip(X,0,255)

#Xを表示#
cv2.imshow(X)
cv2.waitKey(0)

[rep0]

line 19, in <module>
np.dot(w,v,out = X[i][j])

File "<__array_function__ internals>", line 6, in dot

TypeError: 'out' must be an array

というエラーメッセージが出てきます

どこか違うのでしょうか。大雑把な質問で申し訳ございません

Answer 1

どのような処理をしたいのか見えてこないため、とりあえずおかしい点について述べます。

• 1. 形状 (2, 1) の行列 v と形状 (2, 1) の行列 w にたいして、numpy.dot() を呼ぶと行列積になるので、(2, 1) の行列と (2, 1) の行列の行列積は計算できません。ベクトルであれば、1次元配列で定義してください。

v = np.ones(2, np.float32)
w = np.ones(2, np.float32)

ret = np.dot(w, v)
print(ret)

• 1. i, j について

i = w[:, 0]
j = w[0, :]

この変数 i, j は下記で再代入されるので、意味がありません。

for i in range(-64, 63):
    for j in range(-64, 63):

np.dot(w, v) の結果を X[i, j] に代入したいのであれば、以下のようにするべきです。

X[i, j] = np.dot(w, v)

• 1. 正規化について

np.clip(X, 0, 255)

これは値を [0, 255] の範囲外のものがあれば、[0, 255] にするという関数であって、正規化を行う関数ではありません。正規化を行う関数は numpy にないので、自分で実装する必要があります。

def array_to_img(arr):
    # [0, 1] にする
    arr = arr - arr.min()
    if arr.max() != arr.min():
        arr /= (arr.max() - arr.min())
    # [0, 255] にする
    arr = (arr * 255).astype("uint8")

    return arr

arr = np.random.randn(5, 5)
img = array_to_img(arr)
print(img)

• 1. 画像のインデックス

画像の大きさが (128, 128) ならば、有効なインデックスの範囲は i, j = 0, 1, ..., 127 です。
なので、range(-64, 63) なら IndexError になります。

for i in range(-64, 63):
    for j in range(-64, 63):
        X[i][j]  # エラー

• 1. 出力される画像

徐々に色がうっすらと変わってくる画像であると考えています。

ベクトル [1, 1] とベクトル [1, 1] の内積は2なので、すべての要素が2なら真っ黒の画像になるのではないでしょうか？

追記

import cv2
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

# 全て０の128行列128列Ｘを作成#
X = np.zeros([128, 128], np.float32)
# 全て１の1行2列ｖを作成#
v = np.ones(2, np.float32)
# 全て１の1行2列ｖを作成#
w = np.ones(2, np.float32)
# w=[i][j]とした場合、forでiとｊそれぞれ-64から63まで１づつ変化させｗとｖの内積をＸ[i,j]に代入#
for i in range(128):
    for j in range(128):
        X[i, j] = np.dot(v, w)

def array_to_img(arr):
    # [0, 1] にする
    arr = arr - arr.min()
    if arr.max() != arr.min():
        arr /= arr.max() - arr.min()
    # [0, 255] にする
    arr = (arr * 255).astype("uint8")

    return arr


img = array_to_img(X)

plt.imshow(img, cmap="gray")
plt.show()

Comments

[rep0]

丁寧な回答ありがとうございます。
このようにコードを作成いたしました。

import numpy as np
import cv2
#全て０の128行列128列Ｘを作成#
X=np.zeros([128,128],np.float32)
#全て１の1行2列ｖを作成#
v = np.ones(2, np.float32)
#全て１の1行2列ｖを作成#
w = np.ones(2, np.float32)
#w=[i][j]とした場合、forでiとｊそれぞれ-64から63まで１づつ変化させｗとｖの内積をＸ[i,j]に代入#
for i in range(-64, 63):
for j in range(-64, 63):
X[i][j]

#Xの最大値を255最小値を0正規化#
X[i,j] = np.dot(w,v)
def array_to_img(arr):
# [0, 1] にする
arr = arr - arr.min()
if arr.max() != arr.min():
arr /= (arr.max() - arr.min())
# [0, 255] にする
arr = (arr * 255).astype("uint8")

return arr

arr = np.random.randn(5, 5)
img = array_to_img(arr)
#Xを表示#
print(img)

結果
[[ 94 107 70 132 191]
[ 43 88 196 168 255]
[ 28 53 230 168 82]
[165 119 75 20 112]
[220 152 193 0 188]]

[rep0]

黒い画像が表示されませんでした

[tiitoi]

> 黒い画像が表示されませんでした

表示するには、matplotlib なりで画像を表示するコードが必要です。
一応動くコードを追記しました。