在跨2D阵列-Python的滑动窗口中检查所有元素是否为true

Question

我有一个多维numpy数组，其中元素是真实的或错误的值：

import numpy as np 
#just making a toy array grid to show what I want to do 
grid = np.ones((4,4),dtype = 'bool')
grid[0,0]=False 
grid[-1,-1]=False 
#now grid has a few false values but is a 4x4 filled with mostly true values

现在我需要生成另一个数组m，其中每个站点的值m [i，j]取决于网格[i：i 2，j：j 2]，如

中

M = np.empty((4x4)) #elements to be filled
#here is the part I want to clean up 
for ii in range(4): 
    for jj in range(4): 
        #details here are unimportant. It's just that M[ii,jj] depends on 
        #multiple elements of grid in some way
        if ii+2<=4 and jj+2<=4:     
            M[ii,jj] = np.all(grid[ii:ii+2,jj:jj+2]==True)
        else: 
            M[ii,jj] = False 

是否有一些方法可以使用网格中的元素填充阵列M，而无需双重循环？

Answer 1

方法＃1

这是2D卷积的一种方法 -

from scipy.signal import convolve2d as conv2
out = (conv2(grid,np.ones((2,2),dtype=int),'valid')==4).astype(int)

样本运行 -

In [118]: grid
Out[118]: 
array([[False,  True,  True,  True],
       [ True,  True,  True,  True],
       [ True,  True,  True,  True],
       [ True,  True,  True, False]], dtype=bool)
In [119]: (conv2(grid,np.ones((2,2),dtype=int),'valid')==4).astype(int)
Out[119]: 
array([[0, 1, 1],
       [1, 1, 1],
       [1, 1, 0]])

请注意，预期输出的最后一行和最后一列将是所有初始化输出数组的零。这是因为代码的滑动性质，因为它不会沿行和列有很大的程度。

方法＃2

这是2D均匀过滤器 -

的另一个

from scipy.ndimage.filters import uniform_filter as unif2d
out = unif2d(grid,size=2).astype(int)[1:,1:]

方法＃3

这是4D滑动窗户视图 -

的另一个

from skimage.util import view_as_windows as viewW
out = viewW(grid,(2,2)).all(axis=(2,3)).astype(int)

使用该all(axis=(2,3))，我们只是在每个窗口的两个维度上检查所有元素，以使所有元素均为True元素。

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运行时测试

In [122]: grid = np.random.rand(5000,5000)>0.1
In [123]: %timeit (conv2(grid,np.ones((2,2),dtype=int),'valid')==4).astype(int)
1 loops, best of 3: 520 ms per loop
In [124]: %timeit unif2d(grid,size=2).astype(int)[1:,1:]
1 loops, best of 3: 210 ms per loop
In [125]: %timeit viewW(grid,(2,2)).all(axis=(2,3)).astype(int)
1 loops, best of 3: 614 ms per loop