如何修改Numpy数组特定元素：保留3x3及以上连续1，其余1置0

输入数组 #

import numpy as np

data=np.array([[4,4,4,0,1,1,1,1,1,1,0,0,0,0,1],
               [3,0,1,0,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,0],
               [6,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,0],
               [2,0,0,0,1,1,1,0,1,0,1,1,1,0,0],
               [2,0,1,0,1,1,1,0,1,0,1,0,1,0,0]])

需求 #

在data数组中，仅保留由元素1构成的3x3及更大的连续正方形区域，其余所有1替换为0，非1元素保持不变。

预期输出 #

[[4 4 4 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0]
 [3 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0]
 [6 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0]
 [2 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0]
 [2 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0]]

当前尝试代码 #

from scipy.ndimage import binary_erosion, binary_dilation  # 原代码缺少该导入

k = np.ones((3,3))
print(k)

jk = binary_dilation(binary_erosion(data==1, k), k)
print(jk)

当前输出（中文翻译） #

[[False False False False  True  True  True  True  True  True False 
 False False False False]
 [False False False False  True  True  True  True  True  True  True  
  True True False False]
 [False False False False  True  True  True  True  True  True  True  
  True True False False]
 [False False False False  True  True  True False False False  True  
 True True False False]
 [False False False False  True  True  True False False False False 
  False False False False]]

最终解决方案 #

你当前的代码已经通过开闭运算（先腐蚀后膨胀）得到了正确的掩码矩阵jk，这个矩阵中True的位置就是需要保留的1的区域。接下来只需将原数组中的1根据掩码替换，非1元素保持原样：

from scipy.ndimage import binary_erosion, binary_dilation
import numpy as np

data=np.array([[4,4,4,0,1,1,1,1,1,1,0,0,0,0,1],
               [3,0,1,0,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,0],
               [6,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,0],
               [2,0,0,0,1,1,1,0,1,0,1,1,1,0,0],
               [2,0,1,0,1,1,1,0,1,0,1,0,1,0,0]])

# 生成掩码：标记需要保留的1的位置
k = np.ones((3,3))
mask = binary_dilation(binary_erosion(data == 1, k), k)

# 应用掩码：仅保留mask为True的1，其余1替换为0
result = np.where((data == 1) & mask, data, np.where(data == 1, 0, data))

print(result)

运行这段代码即可得到预期输出，核心逻辑：

1. 用data == 1提取所有1的位置；
2. 开闭运算后的mask筛选出属于3x3及更大连续正方形的1；
3. 通过np.where实现替换规则：是1且在掩码区域则保留，是1但不在掩码区域则设为0，其他元素保持不变。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Bhar Jay