python - 如何将 numpy 数组拆分为重叠的图 block ?

标签 python numpy split reshape transpose

我如何转换 数组进入 b 下面在 Python 中指定的数组并使用 numpy 库?我正在寻找一种非常有效的方法,因为我想在其上使用此方法的实际数组非常大。我应该提到,数字可以是任何数字,数字之间没有关系。另外,我试图在下图中展示我想如何对数组进行切片。

import numpy as np
a = np.arange(1, 49).reshape(6, 8)


a =   [[ 1,  2,  3,  4,  5,  6,  7,  8],
       [ 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16],
       [17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24],
       [25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32],
       [33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40],
       [41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48]]

b =[[1, 2, 9, 10], [2, 3, 10, 11], [3, 4, 11, 12], [4, 5, 12, 13],
    [5, 6, 13, 14], [6, 7, 14, 15], [7, 8, 15, 16], [9, 10, 17, 18],
    [10, 11, 18, 19], [11, 12, 19, 20], [12, 13, 20, 21], [13, 14, 21, 22],
    [14, 15, 22, 23], [15, 16, 23, 24], [17, 18, 25, 26], [18, 19, 26, 27],
    [19, 20, 27, 28], [20, 21, 28, 29], [21, 22, 29, 30], [22, 23, 30, 31],
    [23, 24, 31, 32], [25, 26, 33, 34], [26, 27, 34, 35], [27, 28, 35, 36],
    [28, 29, 36, 37], [29, 30, 37, 38], [30, 31, 38, 39], [31, 32, 39, 40], 
    [33, 34, 41, 42], [34, 35, 42, 43], [35, 36, 43, 44], [36, 37, 44, 45],
    [37, 38, 45, 46], [38, 39, 46, 47], [39, 40, 47, 48]]
我试图找到一种具有 reshape 和转置功能的方法,但问题是我找不到包含边界的方法。 c 显示了我对解决方案的想法。
c = a.reshape(3, 2, 4, 2).transpose(0, 2, 3, 1).reshape(3*4, 2*2).
图片:https://ibb.co/QC7tkPM .

最佳答案

使用 numpy 1.20 或更高版本,您可以使用 np.lib.stride_tricks.sliding_window_view :

import numpy as np
a = np.arange(12).reshape(3, 4)
print(a)
给出:
[[ 0  1  2  3]
 [ 4  5  6  7]
 [ 8  9 10 11]]
以下 (2,2)是滑动窗口的形状:
windows = np.lib.stride_tricks.sliding_window_view(a, (2,2))
print(windows)
它给:
[[[[ 0  1]
   [ 4  5]]

  [[ 1  2]
   [ 5  6]]

  [[ 2  3]
   [ 6  7]]]


 [[[ 4  5]
   [ 8  9]]

  [[ 5  6]
   [ 9 10]]

  [[ 6  7]
   [10 11]]]]
在早期版本的 numpy 中,使用 np.lib.index_tricks.as_strided 可以获得类似的结果。 :
w = 2  # width and height of the sliding window

r, c = a.shape
size = a.itemsize
ast = np.lib.index_tricks.as_strided
windows_ast = ast(a,
                  shape=(r - w + 1, c - w + 1, w, w),
                  strides=(c * size, size, c * size, size))
print(windows_ast)
它给:
[[[[ 0  1]
   [ 4  5]]

  [[ 1  2]
   [ 5  6]]

  [[ 2  3]
   [ 6  7]]]


 [[[ 4  5]
   [ 8  9]]

  [[ 5  6]
   [ 9 10]]

  [[ 6  7]
   [10 11]]]]
请注意 numpy documentation警告 np.lib.stride_tricks.as_strided如果可能,应该避免,因为它的结果可能会导致几个问题。如果输入数组没有连续的内存布局,上面的代码也可能会失败。
在任何情况下,您都可以将结果 reshape 为所需的形状:
windows.reshape(-1, 4)
它给:
array([[ 0,  1,  4,  5],
       [ 1,  2,  5,  6],
       [ 2,  3,  6,  7],
       [ 4,  5,  8,  9],
       [ 5,  6,  9, 10],
       [ 6,  7, 10, 11]])

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