python - 如何从 numpy 数组中提取任意行值？

Question

我有一个包含一些图像数据的 numpy 数组。我想绘制在图像上绘制的横断面的“轮廓”。最简单的情况是平行于图像边缘运行的轮廓，所以如果图像数组是imdat，那么在选定点(r,c)的轮廓是只需 imdat[r](水平)或 imdat[:,c](垂直)。

现在，我想将两个点 (r1,c1) 和 (r2,c2) 作为输入，它们都位于 imdat 内.我想沿着连接这两个点的线绘制值的轮廓。

沿着这条线从 numpy 数组中获取值的最佳方法是什么？更一般地，沿着路径/多边形？

我以前使用过切片和索引，但对于连续切片元素不在同一行或同一列中的情况，我似乎无法找到一个优雅的解决方案。感谢您的帮助。

Answer 1

@Sven 的答案是简单的方法，但对于大型数组来说效率相当低。如果您正在处理一个相对较小的数组，您不会注意到差异，如果您想要一个较大的配置文件(例如 >50 MB)，您可能需要尝试其他几种方法。不过，您需要在“像素”坐标中处理这些问题，因此会有额外的复杂性。

还有两种更节省内存的方法。 1) 使用scipy.ndimage.map_coordinates如果您需要双线性或三次插值。 2)如果你只是想要最近邻采样，那么直接使用索引。

以第一个为例:

import numpy as np
import scipy.ndimage
import matplotlib.pyplot as plt

#-- Generate some data...
x, y = np.mgrid[-5:5:0.1, -5:5:0.1]
z = np.sqrt(x**2 + y**2) + np.sin(x**2 + y**2)

#-- Extract the line...
# Make a line with "num" points...
x0, y0 = 5, 4.5 # These are in _pixel_ coordinates!!
x1, y1 = 60, 75
num = 1000
x, y = np.linspace(x0, x1, num), np.linspace(y0, y1, num)

# Extract the values along the line, using cubic interpolation
zi = scipy.ndimage.map_coordinates(z, np.vstack((x,y)))

#-- Plot...
fig, axes = plt.subplots(nrows=2)
axes[0].imshow(z)
axes[0].plot([x0, x1], [y0, y1], 'ro-')
axes[0].axis('image')

axes[1].plot(zi)

plt.show()

使用最近邻插值的等效项如下所示:

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

#-- Generate some data...
x, y = np.mgrid[-5:5:0.1, -5:5:0.1]
z = np.sqrt(x**2 + y**2) + np.sin(x**2 + y**2)

#-- Extract the line...
# Make a line with "num" points...
x0, y0 = 5, 4.5 # These are in _pixel_ coordinates!!
x1, y1 = 60, 75
num = 1000
x, y = np.linspace(x0, x1, num), np.linspace(y0, y1, num)

# Extract the values along the line
zi = z[x.astype(np.int), y.astype(np.int)]

#-- Plot...
fig, axes = plt.subplots(nrows=2)
axes[0].imshow(z)
axes[0].plot([x0, x1], [y0, y1], 'ro-')
axes[0].axis('image')

axes[1].plot(zi)

plt.show()

但是，如果您使用最近邻，您可能只需要每个像素的样本，因此您可能会做更多类似的事情，而不是......

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

#-- Generate some data...
x, y = np.mgrid[-5:5:0.1, -5:5:0.1]
z = np.sqrt(x**2 + y**2) + np.sin(x**2 + y**2)

#-- Extract the line...
# Make a line with "num" points...
x0, y0 = 5, 4.5 # These are in _pixel_ coordinates!!
x1, y1 = 60, 75
length = int(np.hypot(x1-x0, y1-y0))
x, y = np.linspace(x0, x1, length), np.linspace(y0, y1, length)

# Extract the values along the line
zi = z[x.astype(np.int), y.astype(np.int)]

#-- Plot...
fig, axes = plt.subplots(nrows=2)
axes[0].imshow(z)
axes[0].plot([x0, x1], [y0, y1], 'ro-')
axes[0].axis('image')

axes[1].plot(zi)

plt.show()