Python 结果在 cv2.Rodrigues 计算期间发生变化

Question

如果我运行:

import numpy as np
import cv2

def changes():
    rmat=np.eye(4)
    tvec=np.zeros(3)
    (rvec, jacobian)=cv2.Rodrigues(rmat)
    print rvec

for i in range(2):
    changes()

我得到：

[[6.92798859e-310]
 [2.19380404e-316]
 [1.58101007e-322]]
[[0.]
 [0.]
 [0.]]

因此 changes() 的结果发生了变化。

我不明白为什么会这样，而且如果 tvec=np.zeros(3) 行被注释掉它就会停止更改，这让我觉得这是系统中的错误。

Answer 1

这很可能是一个未初始化的数组，例如 np.empty 返回的数组。这与内存回收一起可以导致您所看到的那种效果。一个最小的例子是：

for a in range(5):
    y = np.empty(3,int)
    x = (np.arange(3)+a)**3
    print(x,y)
    del x

# [0 1 8] [94838139529536              0              0]
# [ 1  8 27] [0 1 8]
# [ 8 27 64] [ 1  8 27]
# [ 27  64 125] [ 8 27 64]
# [ 64 125 216] [ 27  64 125]

观察第一次迭代 y 是如何包含垃圾的，并且在每次后续迭代中它包含前一个 x 的值，因为它被分配了刚刚释放的内存。

我们可以很容易地检查出在原来的例子中弹出的也是前面的tvec：

def changes():                              
    rmat=np.eye(4)                      
    tvec=np.array([4,0.0,2.5])
    (rvec, jacobian)=cv2.Rodrigues(rmat)
    print(rvec)

for i in range(3):                    
    changes()                               

# [[4.6609787e-310]
#  [0.0000000e+000]
#  [0.0000000e+000]]
# [[4. ]
#  [0. ]
#  [2.5]]
# [[4. ]
#  [0. ]
#  [2.5]]

我们可以进一步推测是 rmat 的特殊选择触发了错误。

eye(4) 被完全接受可能是一个错误，因为正式地，rmat 应该是 3x1 1x3 或 3x3。实际上，没有 3 个元素的一维 rmat 会被 Python 包装器正确拒绝。我怀疑 2D rmat 没有在 Python 级别正确检查。然后 C 代码检测到错误的形状，除了返回 Python 代码不检查的错误代码外什么都不做。

确实使用 rmat=eye(3) 效果消失了：

def changes():
    rmat=np.eye(3)
    tvec=np.array([4,0.0,2.5])
    (rvec, jacobian)=cv2.Rodrigues(rmat)
    print(rvec)

for a in range(3):
    changes()

# [[0.]
#  [0.]
#  [0.]]
# [[0.]
#  [0.]
#  [0.]]
# [[0.]
#  [0.]
#  [0.]]

Answer 2

毫无疑问，这是 Rodrigues 函数中的一个错误...

如果您阅读 corresponding doc，您可能会看到 cv2.Rodrigues 有 2 个不同的界面：

模仿 C++ 接口的一个，其中旋转向量（和可选的雅可比矩阵）通过引用传递并由函数修改

cv2.Rodrigues(src, dst[, jacobian]) --> None

还有一个（更像 Pythonic），其中旋转向量和雅可比矩阵作为元组返回

cv2.Rodrigues(src) --> dst, jacobian

如果使用第一个界面，pb 消失...

import numpy as np
import cv2

def changes():                              
    rmat=np.eye(4)                      
    tvec=np.zeros(3)
    #(rvec, jacobian)=cv2.Rodrigues(rmat)
    cv2.Rodrigues(rmat, tvec)
    print(tvec)

for i in range(2):                    
    changes()

结果：

[0. 0. 0.]
[0. 0. 0.]

进一步调查后编辑：

这个函数比预期的还要多bug：使用第一个接口时，参数dst和jacobian没有被修改，这与docstring完全矛盾：

>>> help(cv2.Rodrigues)
Help on built-in function Rodrigues:

Rodrigues(...)
    Rodrigues(src[, dst[, jacobian]]) -> dst, jacobian
    .   @brief Converts a rotation matrix to a rotation vector or vice versa.
    .   
    .   @param src Input rotation vector (3x1 or 1x3) or rotation matrix (3x3).
    .   @param dst Output rotation matrix (3x3) or rotation vector (3x1 or 1x3), respectively.
    .   @param jacobian Optional output Jacobian matrix, 3x9 or 9x3, which is a matrix of partial
    .   derivatives of the output array components with respect to the input array components.

换句话说，这显然需要错误报告...

Python 结果在 cv2.Rodrigues 计算期间发生变化

Python result changes during cv2.Rodrigues computation

python

debugging

opencv

numpy

opencv3.0