体积上的 MATLAB 3D 滑动窗口答案

【问题标题】：MATLAB 3D sliding window on a volume体积上的 MATLAB 3D 滑动窗口
【发布时间】：2026-02-07 16:55:02
【问题描述】：

我有一个MxNxD 体积，我需要一个穿过体积的所有体素的lxhxw 滑动窗口。在每个滑动窗口中，我需要计算Root Mean Square Contrast。哪种方法更聪明？

我想限制 for 循环的使用，因为体积很大，1024x1024x146。

【问题讨论】：

你想对这些体素做什么操作？为了清楚起见，滑动窗口意味着您希望为每个操作将窗口移动一行（或列/平面），使其与前一个窗口重叠。
我必须计算每个窗口的均方根对比度 [en.wikipedia.org/wiki/Contrast_%28vision%29]。是的，每当一个体素的窗口在三个方向之一上移动时，下一个窗口就会与前一个窗口重叠。
3D 窗口是否恰好是multiplicatively separable？
我不认为在这种特定情况下我的问题是乘法可分的‌，但这在其他情况下对我很有用。只是为了确保正确理解，如果我的函数是乘法可分的，我可以在 x、y、z 方向上分别应用该函数，然后将结果相加（例如，为了计算梯度幅度，我可以先应用窗口沿行，然后沿列）？
你考虑过使用convn吗？ mathworks.com/help/matlab/ref/convn.html

标签： matlab image-processing 3d sliding-window

【解决方案1】：

听起来您想划分为l x h x w 的体素。如果是这种情况并假设您的矩阵称为q，其中size(q) = [M, N, D]。

function N = test(q, l, h, w)
    qPrime = mat2cell(q, ...
        [l*ones(1, floor(size(q,1)/l)), mod(size(q,1), l)], ...
        [h*ones(1, floor(size(q,2)/h)), mod(size(q,2), h)], ...
        [w*ones(1, floor(size(q,3)/w)), mod(size(q,3), w)]);

    N = cellfun(@RMS, qPrime, 'uni', 0);
end

function N = RMS(M)
    var = M - mean(M(:));
    N = sqrt(sum(var(:).^2)) ./ numel(M);
end

这会在一个单元格中创建一个包含每个体素的单元格数组。使用 cellfun(@foo, qPrime, 'uni', 0) 将函数应用于每个体素。

【讨论】：

感谢您的回答，但这不是我想做的。您的解决方案非常适合分割体积，但我需要在 lxhxq 窗口和体积之间进行 3d 卷积，并且每次窗口的中心体素获取使用均方根计算的值时对比。
窗口不是l x h x w吗？ 3D 卷积是什么意思？这看起来一点也不像 RMS 对比度。
我没有解释清楚。我需要创建一个 3D 地图，其中每个体素包含在 lxhxw 的邻域上计算的 RMS 对比度值。从理论上讲，每次迭代时滑动窗口都必须移动一个体素，但这是我想避免的，因为在这种情况下，for 循环将重复超过 1.5 亿次。
所以您希望输出为M x N x D?
是的，没错，我需要一个MxNxD 输出矩阵！

【解决方案2】：

我已经能够使用 MATLAB 的stdfilt 函数解决这个特定问题，因为均方根对比度是滑动窗口内像素强度的标准偏差。 stdfiltfunction 允许你定义一个

由零和非零元素指定邻居的多维数组。（MATLAB 帮助）

【讨论】：