R中的滑动窗口函数

Question

R中的滑动窗口函数

rmedianimage-processing

4

请问是否有R语言中针对二维矩阵而非向量的滑动窗口方法？我需要对存储在矩阵中的图像应用中位数函数。

- Sergej Andrejev

可能是在C中实现滚动中位数算法的重复问题。 - Joshua Ulrich

2个回答

1

我知道这是一个老问题，但在寻找解决类似问题时，我遇到了很多次。虽然raster包中的focal函数非常简单方便，但我发现在处理大型栅格数据时速度非常慢。有许多方法可以尝试解决这个问题，但我发现一种方法是使用系统命令来调用“whitebox tools”，它是一组基于命令行的栅格分析工具。其主要优点是并行执行工具，并真正利用多核CPU。我知道R有许多集群函数和软件包（我用于随机森林模型栅格预测），但我在R中的并行计算实现方面遇到了很多困难。Whitebox工具具有离散函数，可用于平均值、最大值、多数、中位数等过滤器（更不用说大量的地形处理工具，非常适合DEM中心的分析）。

以下是我如何在R中使用whitebox tools实现大型分类土地覆盖栅格数据（nrow=3793, ncol=6789, ncell=25750677）的模态或多数过滤器（3x3窗口）的示例代码：

system('C:/WBT2/target/release/whitebox_tools --wd="D:/Temp" ^
--run=MajorityFilter -v --input="input_rast.tif" ^
--output="maj_filt_rast.tif" --filterx=3 --filtery=3', 
wait = T, timeout=0, show.output.on.console = T)

上述代码执行时间不到3.5秒，而等效的栅格包"focal"函数使用"modal"，同样来自栅格包，需要5分钟才能完成，如下所示:

maj_filt_rast<- focal(input_rast, fun=modal, w=matrix(1,nrow=3,ncol=3))

编译和安装白盒工具有点烦人，但提供了良好的说明。在我看来，这个过程非常值得，因为它使得以前在R中运行缓慢的栅格处理变得惊人地快速，并且允许我将所有内容的编码保留在R中使用系统命令。

- Zachary Brecheisen

网页内容由stack overflow 提供, 点击上面的

可以查看英文原文，
原文链接

- Josh O'Brien · Accepted Answer

在优秀的raster包中，函数focal()可以很好地完成这项任务。除了下面示例中显示的参数外，它还可以使用多个其他参数，并可用于指定非矩形滑动窗口（如果需要的话）。

library(raster)

## Create some example data
m <- matrix(1, ncol=10, nrow=10)
diag(m) <- 2
r <- as(m, "RasterLayer") # Coerce matrix to RasterLayer object

## Apply a function that returns a single value when passed values of cells
## in a 3-by-3 window surrounding each focal cell 
rmean <- focal(r, w=matrix(1/9, ncol=3, nrow=3), fun=mean)
rmedian <- focal(r, w=matrix(1/9, ncol=3, nrow=3), fun=median)

## Plot the results to confirm that this behaves as you'd expect
par(mfcol=c(1,3))
plot(r)
plot(rmean)
plot(rmedian)

## Coerce results back to a matrix, if you so desire
mmean <- as(rmean, "matrix")

在此输入图片描述