（OpenCV）函数cv::partition解析

本文地址：http://blog.csdn.net/mounty_fsc/article/details/51085072

1. 简介

• 功能：为一个模板函数，把数据类型为_Tp的一组集合进行聚类，分成若干个类别。
• 思想：该算法为《算法导论》（Introduction to Algorythms）中Data structures for disjoint sets章节描述的不相交集的实现，算法思想见博文（Algorithm）不相交集（Disjoint-set） 。
• 该算法为聚类算法，属于层次聚类算法（Hierarchical Clustering），思想上符合AGNES (Agglomerative Nesting)，一种从底向上聚类的算法。但实现上还有有些区别。

2. 源代码

源代码注释写的非常详细了，要注释的内容不多。

/** @brief Splits an element set into equivalency classes.  @param _vec Set of elements stored as a vector.  @param labels Output vector of labels. It contains as many elements as vec. Each label labels[i] is a 0-based cluster index of `vec[i]`.  @param predicate Equivalence predicate (pointer to a boolean function of two arguments or aninstance of the class that has the method bool operator()(const _Tp& a, const _Tp& b) ). Thepredicate returns true when the elements are certainly in the same class, and returns false if they may or may not be in the same class. */template<typename _Tp, class _EqPredicate> intpartition( const vector<_Tp>& _vec, vector<int>& labels,           _EqPredicate predicate=_EqPredicate()){    int i, j, N = (int)_vec.size();    const _Tp* vec = &_vec[0];    const int PARENT=0;    const int RANK=1;    vector<int> _nodes(N*2);    int (*nodes)[2] = (int(*)[2])&_nodes[0];    // The first O(N) pass: create N single-vertex trees    for(i = 0; i < N; i++)    {        nodes[i][PARENT]=-1;        nodes[i][RANK] = 0;    }    // The main O(N^2) pass: merge connected components    // 注意：    // root表示i的根节点    // root2表示j的根节点    // 在执行predicate时是i,j节点而不是root,root2节点，这样就保证了    // 原始的N个基本元素间互相都做了比较    for( i = 0; i < N; i++ )    {        int root = i;        // find root        while( nodes[root][PARENT] >= 0 )            root = nodes[root][PARENT];        for( j = 0; j < N; j++ )        {            if( i == j || !predicate(vec[i], vec[j]))                continue;            int root2 = j;            while( nodes[root2][PARENT] >= 0 )                root2 = nodes[root2][PARENT];            if( root2 != root )            {                // unite both trees                int rank = nodes[root][RANK], rank2 = nodes[root2][RANK];                if( rank > rank2 )                    nodes[root2][PARENT] = root;                else                {                    nodes[root][PARENT] = root2;                    nodes[root2][RANK] += rank == rank2;                    root = root2;                }                assert( nodes[root][PARENT] < 0 );                int k = j, parent;                // compress the path from node2 to root                while( (parent = nodes[k][PARENT]) >= 0 )                {                    nodes[k][PARENT] = root;                    k = parent;                }                // compress the path from node to root                k = i;                while( (parent = nodes[k][PARENT]) >= 0 )                {                    nodes[k][PARENT] = root;                    k = parent;                }            }        }    }    // Final O(N) pass: enumerate classes    labels.resize(N);    int nclasses = 0;    for( i = 0; i < N; i++ )    {        int root = i;        while( nodes[root][PARENT] >= 0 )            root = nodes[root][PARENT];        // re-use the rank as the class label        // 这部分代码写的很漂亮、巧妙        // 把i所在类的根节点的秩赋值为类别值        // 但做了取反得到对应的负数，下一次if就不用执行了        if( nodes[root][RANK] >= 0 )            nodes[root][RANK] = ~nclasses++;        labels[i] = ~nodes[root][RANK];    }    return nclasses;}

3. 应用

在去除物体检测中，常常需要对重复的bounding box删除，需要使用groupRectangles函数，该函数则是对partition的一层封装。在gropRectangels中，计算矩形间相似度的_EqPredicate为SimilarRects，其定义如下，几何上来说，如果矩阵r1,r2在空间上是比较接近的，则返回true，否则false。但是值得注意的是，如果r1包含r2，则不一定会判定为r1与r2很接近，所以在HOG中的，gropRectangels还进行了一层去除包含关系的操作。

class CV_EXPORTS SimilarRects{public:    SimilarRects(double _eps) : eps(_eps) {}    inline bool operator()(const Rect& r1, const Rect& r2) const    {        // delta为最小长宽的eps倍，        double delta = eps*(std::min(r1.width, r2.width) + std::min(r1.height, r2.height))*0.5;        // 如果矩形的四个顶点的位置差别都小于delta，则表示相似的矩形        return std::abs(r1.x - r2.x) <= delta &&               std::abs(r1.y - r2.y) <= delta &&               std::abs(r1.x + r1.width - r2.x - r2.width) <= delta &&               std::abs(r1.y + r1.height - r2.y - r2.height) <= delta;    }    double eps;};