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python升采樣和插值_通過最近的鄰居切片對numpy數組進行升采樣的快速方法

這是使用跨步技巧和重塑的潛在快速方法:

from numpy.lib.stride_tricks import as_strided

def tile_array(a, b0, b1):

r, c = a.shape                                    # number of rows/columns

rs, cs = a.strides                                # row/column strides

x = as_strided(a, (r, b0, c, b1), (rs, 0, cs, 0)) # view a as larger 4D array

return x.reshape(r*b0, c*b1)                      # create new 2D array

調用a時會複制基礎資料reshape,是以此函數不會傳回視圖。但是,與repeat沿多軸使用相比,需要的複制操作更少。

然後可以按以下方式使用該功能:

>>> a = np.arange(9).reshape(3, 3)

>>> a

array([[0, 1, 2],

[3, 4, 5],

[6, 7, 8]])

>>> tile_array(a, 2, 2)

array([[0, 0, 1, 1, 2, 2],

[0, 0, 1, 1, 2, 2],

[3, 3, 4, 4, 5, 5],

[3, 3, 4, 4, 5, 5],

[6, 6, 7, 7, 8, 8],

[6, 6, 7, 7, 8, 8]])

>>> tile_array(a, 3, 4)

array([[0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 2, 2, 2, 2],

[0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 2, 2, 2, 2],

[0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 2, 2, 2, 2],

[3, 3, 3, 3, 4, 4, 4, 4, 5, 5, 5, 5],

[3, 3, 3, 3, 4, 4, 4, 4, 5, 5, 5, 5],

[3, 3, 3, 3, 4, 4, 4, 4, 5, 5, 5, 5],

[6, 6, 6, 6, 7, 7, 7, 7, 8, 8, 8, 8],

[6, 6, 6, 6, 7, 7, 7, 7, 8, 8, 8, 8],

[6, 6, 6, 6, 7, 7, 7, 7, 8, 8, 8, 8]])

現在,對于小塊,此方法比使用慢一些,repeat但比快一些kron。

但是,對于稍大的塊,它比其他替代方法更快。例如,使用塊形狀為(20, 20):

>>> %timeit tile_array(a, 20, 20)

100000 loops, best of 3: 18.7 µs per loop

>>> %timeit a.repeat(20, axis=0).repeat(20, axis=1)

10000 loops, best of 3: 26 µs per loop

>>> %timeit np.kron(a, np.ones((20,20), a.dtype))

10000 loops, best of 3: 106 µs per loop

方法之間的差距随着塊大小的增加而增加。

同樣,如果a數組很大,它可能比替代方法更快:

>>> a2 = np.arange(1000000).reshape(1000, 1000)

>>> %timeit tile_array(a2, 2, 2)

100 loops, best of 3: 11.4 ms per loop

>>> %timeit a2.repeat(2, axis=0).repeat(2, axis=1)

1 loops, best of 3: 30.9 ms per loop