Это одна из возможных реализаций:
import numpy as np
def index2coord(index, shape):
return ((np.expand_dims(index, 1) // np.r_[1, shape[:0:-1]].cumprod()[::-1]) % shape).T
shape = (2, 3, 4)
coord = [[0, 1], [2, 0], [1, 3]]
print(index2coord(coord2index(coord, shape), shape))
# [[0 1]
# [2 0]
# [1 3]]