PythonのStructured Datatypesで、objに可変長の配列を持たせたい

Question

前提・実現したいこと

Pythonで構造体のようなデータを取り扱おうとしています。
以下の記事を参考に作成しようとしていたのですが、np.dtypeの引数objについて、
中身に可変長の配列を持たせたいと考えました。
https://qiita.com/minoru-github/items/95778a425b3f0a60f78c

発生している問題・エラーメッセージ

可変長の配列を、どのように指定すればいいのかがわからない。

該当のソースコード

PLAIN = np.dtype([('points', np.float32, (,)), # この行の(,)に指定する値
                 ('mean', np.float32, (1,)),
                 ('cov', np.float32, (1,)),
                ],
                align=True
               )

p = np.zeros((1, 0), dtype=PLAIN)

print(p)

試したこと

参考記事で紹介されているサイトの内容も確認してみましたが、特に記載はありませんでした。(見落としていたら申し訳ありません。)
指定しているのはshapeだろう、と考えて、shape 可変長　と調べてみましたが該当しそうなものは見つかりませんでした。

ひとまず適当なサイズで作っておいて、後からnp.appendしようと以下のコードを試してみたものの、
キャストできないという以下のエラーが出ます。

p['points'][0] = np.append(p['points'][0], points, axis = 0)
ValueError: could not broadcast input array from shape (4,2) into shape (2,2)

PLAIN = np.dtype([('points', np.float32, (2,2)), 
                 ('mean', np.float32, (1,)),
                 ('cov', np.float32, (1,)),
                ],
                align=True
               )

p = np.zeros(1, dtype=PLAIN)

points = np.array([[1, 1], [1, 2]])
p['points'][0] = np.append(p['points'][0], points, axis = 0)
print(p)

補足情報（FW/ツールのバージョンなど）

Python 2.7
numpy 1.16.6

Answer 1

可変長のデータをnumpyのndarrayで直接作ることは出来ません。

dtypeをobjectにして、その先に別のものを入れることで実現します。

例えばこんな感じです。

>>> PLAIN = np.dtype([('points', object),
...                  ('mean', np.float32),
...                  ('cov', np.float32),
...                 ],
...                 align=True
...                )
>>>
>>> p = np.zeros(10, dtype=PLAIN)
>>>
>>> for i in range(10):
...     p[i]['points'] = np.zeros(i)
...
>>> print(p)
[(array([], dtype=float64), 0., 0.) (array([0.]), 0., 0.)
 (array([0., 0.]), 0., 0.) (array([0., 0., 0.]), 0., 0.)
 (array([0., 0., 0., 0.]), 0., 0.) (array([0., 0., 0., 0., 0.]), 0., 0.)
 (array([0., 0., 0., 0., 0., 0.]), 0., 0.)
 (array([0., 0., 0., 0., 0., 0., 0.]), 0., 0.)
 (array([0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0.]), 0., 0.)
 (array([0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0.]), 0., 0.)]

structured arrayはC言語の構造体配列のようなものというか、そのものです。
structured arrayの各要素は同じだけのバイト数でなければなりません。これはC言語と同じなので当然です。
C言語の構造体配列には可変長のメンバを指定することができなくて必要とあればポインタを入れておいてその先に可変長のデータを置く、というのと同じだと考えてください。