二次元配列の特定要素の周囲8方向のセルを置換したい

Question

前提

二次元のnumpy配列の特定要素の周囲8方向を別の値に置換したいと考えています．
具体的には，以下の写真のようにしたいと考えています．

for文を多用した方法でなら実装できるのですが，使用する際には，
多くのデータを対象とするため，できれば行列計算で実現したいと考えています．
下には，for文を使用したコードを掲載させていただきました．

実現したいこと

・ある特定の値を持つ要素の周囲8方向を別の値で置換する
（上画像の例では，特定の値が1，周囲の値が2）
（この際，周囲の値は2でも10でも，どんな数値でも設定できると嬉しい）

・この際，for文の使用を避け，高速化のために行列計算で処理する
（実際に使用する際に，非常に多くのデータで処理を実行するため）

該当のソースコード

#モジュールのインポート
import numpy as np

#配列の定義
a = np.array([[0, 0, 0, 0, 0],
              [0, 0, 0, 0, 0],
              [0, 0, 1, 0, 0],
              [0, 0, 0, 0, 0],
              [0, 0, 0, 0, 0]])

#配列の行列数を取得
nrows = a.shape[0]
ncols = a.shape[1]

#mainの処理
for i in range(nrows):
    for j in range(ncols):
        if a[i, j] == 1:

            #該当セルの周囲8方向を2に変換
            for k in range(-1,2):
                for m in range(-1,2):
                    a[i-k, j-m] = 2
                    a[i, j] = 1

print(a)

#[[0 0 0 0 0]
 #[0 2 2 2 0]
 #[0 2 1 2 0]
 #[0 2 2 2 0]
 #[0 0 0 0 0]]

Answer 1

#モジュールのインポート
import numpy as np
from scipy.ndimage import convolve

#配列の定義
a = np.array([[0, 0, 0, 0, 0],
              [0, 0, 0, 0, 0],
              [0, 0, 1, 0, 0],
              [0, 0, 0, 0, 0],
              [0, 0, 0, 0, 0]])

kernel = np.array([[1, 1, 1], [1, 0, 1], [1, 1, 1]])
a[convolve(a == 1, kernel, mode='mirror')] = 2
print(a)

#
# [[0 0 0 0 0]
#  [0 2 2 2 0]
#  [0 2 1 2 0]
#  [0 2 2 2 0]
#  [0 0 0 0 0]]

Comments

[gantakun]

早い回答ありがとうございます．
私自身，畳み込みの理解が不十分なので，
これをきっかけに理解を深めていこうと思います．