使用 NumPy 查找条件为 True 的范围

Question

想象我有一个 numpy 数组，我需要找到该条件为 True 的跨度/范围。例如，我有以下数组，我试图在其中查找项目大于 1 的跨度：

[0, 0, 0, 2, 2, 0, 2, 2, 2, 0] 我需要找到索引（开始，停止）：

(3, 5) 
(6, 9)

我能够实现的最快的事情是创建一个布尔数组：

truth = data > threshold 然后使用

numpy.argmin

 和 

numpy.argmax

 循环遍历数组以查找开始和结束位置。 

    pos = 0
    truth = container[RATIO,:] > threshold

    while pos < len(truth):
        start = numpy.argmax(truth[pos:]) + pos + offset
        end = numpy.argmin(truth[start:]) + start  + offset
        if not truth[start]:#nothing more
            break
        if start == end:#goes to the end
            end = len(truth)
        pos = end

但是对于我的数组中的数十亿个位置来说这太慢了，而且我找到的跨度通常只是连续的几个位置。有谁知道找到这些跨度的更快方法？

Answer 1

一种方法怎么样。首先获取您拥有的布尔数组：

In [11]: a
Out[11]: array([0, 0, 0, 2, 2, 0, 2, 2, 2, 0])

In [12]: a1 = a > 1

使用

roll

: 将其向左移动一位（以获取每个索引处的下一个状态）

In [13]: a1_rshifted = np.roll(a1, 1)

In [14]: starts = a1 & ~a1_rshifted  # it's True but the previous isn't

In [15]: ends = ~a1 & a1_rshifted

其中

非零是每个 True 批次的开始（或分别是结束批次）：

In [16]: np.nonzero(starts)[0], np.nonzero(ends)[0]
Out[16]: (array([3, 6]), array([5, 9]))

并将它们压缩在一起：

In [17]: zip(np.nonzero(starts)[0], np.nonzero(ends)[0])
Out[17]: [(3, 5), (6, 9)]

Answer 2

如果您有权访问 scipy 库：

您可以使用

scipy.ndimage.measurements.label 来识别任何非零值的区域。它返回一个数组，其中每个元素的值是原始数组中跨度或范围的 id。

然后您可以使用

scipy.ndimage.measurements.find_objects 返回提取这些范围所需的切片。您可以直接从这些切片访问开始/结束值。

在你的例子中：

import numpy
from scipy.ndimage.measurements import label, find_objects

data = numpy.array([0, 0, 0, 2, 2, 0, 2, 2, 2, 0])

labels, number_of_regions = label(data)
ranges = find_objects(labels)

for identified_range in ranges:
    print(identified_range[0].start, identified_range[0].stop)

你应该看到：

3 5
6 9

希望这有帮助！

Answer 3

而不是使用 np.roll，它有一个严重的滚动问题。你最好复印两份。一个带有右垫，另一个带有左垫。我需要这个来制作图像。

        a = np.pad(im, ((0, 0), (0, 1)), constant_values=0)
        b = np.pad(im, ((0, 0), (1, 0)), constant_values=0)
        starts = a & ~b
        ends = ~a & b
        sx, sy = np.nonzero(starts)
        ex, ey = np.nonzero(ends)

批准的答案有一个问题，因为如果你以 True 结尾，它会被滚到前面并弄乱值。您确实想用 0 填充这些值。

然后您将找到 1 -> 0 转换和 0 -> 1 转换，并将它们放入您需要的格式。