Преобразование матрицы 3x3 без петли (преобразование цвета RGB)

Я не уверен в формуле, которую вы используете для преобразования RGB в YCC, поэтому не знаю Не хочу утверждать, что это полный расчет, но чтобы упростить опубликованную вами функцию, да, используйте np.dot с массивами numpy вместо матриц numpy.

np.dot более общий, чем * с пустыми матрицами. При использовании * с матрицами numpy две матрицы должны быть двумерными. Но np.dot может дать результат с массивами разной формы. Это важно для вашего приложения, поскольку rgb является трехмерным (например, когда оно имеет форму (1470, 2105, 3)).

Документы для np.dot говорят:

    For N dimensions it is a sum product over the last axis of `a` and
    the second-to-last of `b`::

        dot(a, b)[i,j,k,m] = sum(a[i,j,:] * b[k,:,m])

Это обобщение обычного матричного умножения.

Я предлагаю назвать вашу окончательную функцию rgb_to_ycc вместо того, чтобы давать это обозначение постоянной матрице. (Он короче и говорит именно то, что вы хотите, чтобы функция делала.)

Итак, ниже rgb_to_ycc — это предложенная мной функция, и я внес некоторые незначительные изменения, чтобы convert_rgb_to_ycc не вызывал исключений и выполнял вычисления, которые, как я думаю, вы намереваетесь.

Последняя строка, np.allclose(...), показывает, что две функции возвращают один и тот же результат.

import numpy as np

def rgb_to_ycc(rgb):
    M = np.array(
         (0.2990,  0.5870,  0.1140,
        -0.1687, -0.3313,  0.5000,
         0.5000, -0.4187, -0.0813,)
        ).reshape( 3,3 )
    return np.dot(rgb, M.T)

def convert_rgb_to_ycc( rgb ) :
    M = np.matrix(
         (0.2990,  0.5870,  0.1140,
        -0.1687, -0.3313,  0.5000,
         0.5000, -0.4187, -0.0813,)
        ).reshape( 3,3 )
    shape=rgb.shape
    rgb=rgb.reshape((-1,3))
    ycc = np.zeros_like( rgb )
    for i in range(len(rgb)):
        ycc[i] = rgb[i] * M.T
    return ycc.reshape(shape)

rgb=np.random.random((100,100,3))
assert np.allclose(rgb_to_ycc(rgb),convert_rgb_to_ycc(rgb))

def convert_ycc_to_rgb(ycc):
    return ycc * ycc_to_rgb.T

def convert_rgb_to_ycc(rgb):
    return rgb * rgb_to_ycc.T

так просто, вспомните, как умножение матриц определяется с точки зрения внутренних произведений строк и столбцов.

изменить:

Я предполагал, что матрицы rgb и ycc были просто матрицей, в которой было столько же строк, сколько пикселей, и столбец для каждого компонента цвета. Поэтому сначала нам нужно изменить их форму на (rows*cols,3), а затем обратно на (rows, cols, 3).

Итак, наконец, код:

def convert_ycc_to_rgb(ycc):
    shape = ycc.shape
    return np.array(ycc.reshape(-1,3) * ycc_to_rgb.T).reshape(shape)

def convert_rgb_to_ycc(rgb):
    shape = rgb.shape
    return np.array(rgb.reshape(-1,3) * rgb_to_ycc.T).reshape(shape)