使用二进制掩码从大型三维矩阵中提取子集-Matlab

Question

我有一个MxNxK大小的大型D矩阵。给定大小为MxN的二进制掩码B，我希望将矩阵D拆分为两个子矩阵：D0和D1，使得矩阵D0具有与二进制掩码中的0's相关联的矩阵D的值。这同样适用于D1，但通过在二进制掩码中使用1's。目前，我正在通过使用循环来解决这个问题，但我想知道是否有更有效的方法可以解决这个问题？

mat_zeros = [];
mat_ones = [];
for m=1:M
    for n=1:N
        matval = matrixbig(m,n,:);
        matval = matval(:)'; % mapping matval to a K-dimensional vector
        if (binmask(m,n) == 1)
            mat_ones   = [mat_ones; matval];
        elseif (binmask(m,n) == 0)
            mat_zeros   = [mat_zeros; matval];
        end
    end
end

欢迎所有建议；-）

Answer 1

在K维度上进行迭代只需一个循环就可以获得更高效的代码。请参阅下面代码的较短算法部分：

% Some data
clear; M = 3; N = 2; K = 4;
matrixbig = rand(M,N,K);
binmask = round(matrixbig(:,:,1));
% Original algorithm
mat_zeros = []; mat_ones = [];
for m=1:M
  for n=1:N
    matval = matrixbig(m,n,:);
    matval = matval(:)';
    if (binmask(m,n) == 1)
      mat_ones   = [mat_ones; matval];
    elseif (binmask(m,n) == 0)
      mat_zeros   = [mat_zeros; matval];
    end
  end
end 
% Shorter algorithm
mat_zeros1 = []; mat_ones1 = [];
mask = (binmask == 1)';
for k = 1:K
  matval = matrixbig(:,:,k)';
  mat_ones1  = [mat_ones1,  matval(mask)];
  mat_zeros1 = [mat_zeros1, matval(~mask)];
end
% Compare results of two algorithms
isequal(mat_ones,  mat_ones1 )
isequal(mat_zeros, mat_zeros1 )

Answer 2

您也可以在完全没有任何循环的情况下完成此操作，方法是将2d二进制掩码复制到数据大小的3d掩码中，然后进行逻辑索引。

binmask_big = repmat(binmask, [1 1 K]);
mat_ones = matrixbig(binmask_big==1);
mat_zeros = matrixbig(binmask_big==0);

Answer 3

最有效的方法是使用线性索引并完全避免循环。必须预先计算掩码中的1和0的索引。以下内容应该有效：

% You must define M,N in order for the code to work
mat_zeros = [];
mat_ones = [];
indOnes=find(binmask==1);  %returns linear indices
indZeros=find(binmask==0); %returns linear indices
mat_ones   = [matrixbig(indOnes) matrixbig(indOnes+M*N) matrixbig(indOnes+2*M*N)];
mat_zeros  = [matrixbig(indZeros) matrixbig(indZeros+M*N) matrixbig(indZeros+2*M*N)];

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