主頁 > 軟體設計 > Python——基于區域自適應二值化(遞回法)的裂縫影像分割

Python——基于區域自適應二值化(遞回法)的裂縫影像分割

2020-10-23 16:35:56 軟體設計

Python——基于區域自適應二值化(遞回法)的裂縫影像分割

    • Python------基于區域自適應二值化(遞回法)的裂縫影像分割
    • 一、區域自適應二值化
    • 二、遞回法區域自適應二值化介紹
    • 三、Python實作
      • 1、將影像劃分為若干個視窗
      • 2、預先確定閾值T
      • 3、確定各個視窗的最佳閾值
      • 4、利用OpenCV中的threshold函式實作二值化
      • 5、影像重構輸出
    • 四、測驗
    • 五、完整代碼
    • 六、不足

Python------基于區域自適應二值化(遞回法)的裂縫影像分割

一、區域自適應二值化

在這里插入圖片描述在這里插入圖片描述

可以參考這幾篇文章:

  • 影像的自適應二值化
  • OpenCV全域/區域閥值二值化
  • OpenCV_基于區域自適應閾值的影像二值化

二、遞回法區域自適應二值化介紹

在這里插入圖片描述
在這里插入圖片描述

三、Python實作

1、將影像劃分為若干個視窗

Step 1:確定視窗大小

在這里插入圖片描述
注:因為文章中只說了按照條件,并沒有給出具體的條件,于是,我便自定義了視窗的大小,window_w和window_h,然后計算出每幅影像的視窗數量,視窗越大,視窗數量越少,

#--------劃分視窗---------
#視窗大小
window_w = 11     #11是經過多次試驗后,比較令人滿意的經驗值
window_h = 11
window_size = window_w * window_h
window_w_num = math.floor(mw/window_w)    #取整,影像的寬共有多少個
window_h_num = math.floor(mh/window_h)
print(window_w_num,window_h_num)
#視窗總數
window_num = window_w_num * window_h_num
print(window_num)

Step 2:將影像中每個視窗的值單獨取出,放入windows二維矩陣

注:此是輸入的影像的灰度影像,每一幅影像都是由不同的灰度值像素點構成,劃分視窗是概念上的理解,真正計算的還是數值,

示例圖片:(宿舍采的裂縫)
在這里插入圖片描述
影像大小

在做數值處理的時候,劃分視窗就好比怎么把兩個相同面積但長寬不同的長方體相互轉換,好比:
在這里插入圖片描述
我想破腦闊,就算用四個回圈也沒辦法實作,后來我舍友一句話點醒了我,她說轉換不了就打破唄,哦!我又悟了!
于是,,,
在這里插入圖片描述
那我就先把原來的影像轉化為一維陣列(藍色),再把它調整為我想要的視窗大小,這樣就避免了直接轉換的困難,完美!

windows = []    #二維陣列,存放視窗值(對應紅色矩形框)windows.shape = (window_num, window_size)

for m in range(window_h_num):   #四個回圈,完成轉換
    for k in range(window_w_num):
        for i in range(window_h):
            for j in range(window_w):
                windows.append(median[i+window_h*m][j+window_w*k])
arr_windows = np.array(windows)    #串列轉陣列
print(arr_windows.shape)
reshape_arr = arr_windows.reshape(window_num,window_size)
print(reshape_arr.shape)

2、預先確定閾值T

在這里插入圖片描述

F_max = np.amax(reshape_arr, axis=1)   #按行找出最大值
print(reshape_arr[0,:])
#print(F_max[0],F_max.shape)   #713

F_min = np.min(reshape_arr, axis=1)
print(F_min[0])

3、確定各個視窗的最佳閾值

在這里插入圖片描述

#-----------確定各個視窗的最佳閾值-----------
Ts = np.zeros(window_num)
for i in range(window_num):
   Ts[i] = round((int(F_max[i]) + int(F_min[i])) / 2)
T_uint = np.array(Ts,dtype='uint8')
print(T_uint.shape,T_uint.dtype,F_max.dtype)

# temp = np.zeros(window_size,dtype='uint8')
#print(reshape_arr.shape,temp.shape)
# ground = np.empty(window_size,dtype='uint8')
# crack = np.empty(window_size,dtype='uint8')
ground = []
crack = []
for i in range(window_num):
    T = 0
    temp = reshape_arr[i,:]
    temp = np.array(temp,dtype='uint8')
    T1 = T_uint[i]    #一般T都不會是零
    #print(T1)
    while T1 != T :    #回圈實作閾值更新
        T = T1
        for j in range(window_size):
            if temp[j]>= T1:
                ground.append(temp[j])
            else:
                crack.append(temp[j])
        R1 = int(np.mean(crack))
        R2 = int(np.mean(ground))
        T1 = int((R1 + R2) / 2)
    #print(T,T1)
    T_uint[i] = T1
print(T_uint.shape,T_uint.dtype) #713個視窗

4、利用OpenCV中的threshold函式實作二值化

#---------區域自適應二值化-----------
binary_gray = np.zeros((window_num,window_size),dtype='uint8')
for i in range(window_num):
    temp = reshape_arr[i, :]
    temp = np.array(temp, dtype='uint8')
    #temp_reshape = np.reshape(temp,(window_h,window_w))
    ret, th = cv.threshold(temp, T_uint[i], 255, cv.THRESH_BINARY)
    thresh = np.array(th, dtype='uint8')
    thresh = np.squeeze(thresh)
    binary_gray[i, :] = thresh
print(binary_gray.shape,thresh.shape)

5、影像重構輸出

在這里插入圖片描述

#---------影像重構輸出顯示-------------
binary_gray = np.reshape(binary_gray,window_num*window_size)
print(binary_gray.shape)
c = 0    #測驗用的,可以去掉
gray_binary = np.zeros((window_h_num*window_h,window_w_num*window_w),dtype='uint8')
for m in range(window_h_num):
    for k in range(window_w_num):
        for i in range(window_h):
            for j in range(window_w):
                gray_binary[i+window_h*m][j+window_w*k] = binary_gray[c]
                c = c + 1
print(c)
cv.imshow('binary_gray',gray_binary)

到此,遞回法區域自適應二值化就完成啦!看一下效果,

四、測驗

我們用上述裂縫影像,先用OpenCV自帶的函式看一下效果,

代碼:

#coding = utf-8
import cv2 as cv
import numpy as np
import math
from skimage import morphology
from skimage import img_as_float
from skimage import img_as_ubyte
import  matplotlib.pyplot as plt
image = cv.imread("C:\\Users\\LENOVO\\Desktop\\004.png")  #你的圖片路徑
# 影像灰度化
gray = cv.cvtColor(image, cv.COLOR_BGR2GRAY)   #加權平均法 Gray(i,j) = 0.299R(i,j) + 0.578G(i,j) + 0.114B(i,j)  可嘗試其他方法,但目前此方法最優
cv.imshow('show', gray)
ret,th1 = cv.threshold(gray,70,255,cv.THRESH_BINARY)  #全域二值化
# 3為Block size, 5為param1值
th2 = cv.adaptiveThreshold(gray,255,cv.ADAPTIVE_THRESH_MEAN_C,cv.THRESH_BINARY,11,5)  #adaptive_thresh_mean區域二值化
th3 = cv.adaptiveThreshold(gray,255,cv.ADAPTIVE_THRESH_GAUSSIAN_C,cv.THRESH_BINARY,11,5)   #adaptive_thresh_gaussian區域二值化
titles = ['Gray Image', 'Global Thresholding (v = 70)',
'Adaptive Mean Thresholding', 'Adaptive Gaussian Thresholding']
images = [gray, th1, th2, th3]
print(ret)
for i in range(4):
   plt.subplot(2,2,i+1),plt.imshow(images[i],'gray')
   plt.title(titles[i])
   plt.xticks([]),plt.yticks([])
plt.show()
while True:
    key = cv.waitKey(10)
    if key == 27:
        cv.destroyAllWindows()    #按Esc鍵退出

效果:
在這里插入圖片描述
在這里插入圖片描述
emmmm,全域的裂縫幾乎快沒了,區域的一片混亂55555

看一下本文中的方法的結果
在這里插入圖片描述
貌似還行,,,但這背景也是太雜了,,,
于是,看著OpenCV自帶的函式,我又悟了!-v-

在閾值那里,把最終得到的最佳閾值都減去5(5應該是經驗值),效果8錯,
在這里插入圖片描述

五、完整代碼

代碼的前面部分是影像預處理,

#coding=utf-8
import cv2 as cv
import numpy as np
import math
from skimage import morphology
from skimage import img_as_float
from skimage import img_as_ubyte
import  matplotlib.pyplot as plt

#1、加載圖片
image = cv.imread("C:\\Users\\LENOVO\\Desktop\\004.png")  #你的圖片路徑
(h, w, d) = image.shape
print("width={}, height={}, depth={}".format(w, h, d))

# 2、影像灰度化
gray = cv.cvtColor(image, cv.COLOR_BGR2GRAY)   #加權平均法 Gray(i,j) = 0.299R(i,j) + 0.578G(i,j) + 0.114B(i,j)  可嘗試其他方法,但目前此方法最優
cv.imshow('show', gray)

#3、中值濾波  (論文中用的是中值濾波,但我采的圖片沒有很多椒鹽噪聲,所以換為高斯濾波器,名字懶得改了-v-)
median = cv.GaussianBlur(gray, (3, 3), 0)     #sigmaX = 0時,標準差大小由高斯核大小自動確定
cv.imshow('Gaus', median)
(mh, mw) = median.shape
# median = cv.medianBlur(gray,5)     #sigmaX = 0時,標準差大小由高斯核大小自動確定
# cv.imshow('Median', median)
# (mh, mw) = median.shape
print("medianwidth={}, medianheight={}".format(mw, mh))

#4、區域自適應二值化(遞回法)
(gh, gw) = gray.shape
print("graywidth={}, grayheight={}".format(gw, gh))
# for i in range(gh):
#     for j in range(gw):
#         print(gray[i][j])

#--------劃分視窗---------
#視窗大小
window_w = 11
window_h = 11
window_size = window_w * window_h
window_w_num = math.floor(mw/window_w)
window_h_num = math.floor(mh/window_h)
print(window_w_num,window_h_num)
#視窗總數
window_num = window_w_num * window_h_num
print(window_num)

windows = []
#print(windows,windows.shape)

for m in range(window_h_num):
    for k in range(window_w_num):
        for i in range(window_h):
            for j in range(window_w):
                windows.append(median[i+window_h*m][j+window_w*k])
arr_windows = np.array(windows)
print(arr_windows.shape)
reshape_arr = arr_windows.reshape(window_num,window_size)
print(reshape_arr.shape)
F_max = np.amax(reshape_arr, axis=1)
print(reshape_arr[0,:])
#print(F_max[0],F_max.shape)   #713

F_min = np.min(reshape_arr, axis=1)
print(F_min[0])

#-----------確定各個視窗的最佳閾值-----------
Ts = np.zeros(window_num)
for i in range(window_num):
   Ts[i] = round((int(F_max[i]) + int(F_min[i])) / 2)
T_uint = np.array(Ts,dtype='uint8')
print(T_uint.shape,T_uint.dtype,F_max.dtype)

# temp = np.zeros(window_size,dtype='uint8')
#print(reshape_arr.shape,temp.shape)
# ground = np.empty(window_size,dtype='uint8')
# crack = np.empty(window_size,dtype='uint8')
ground = []
crack = []
for i in range(window_num):
    T = 0
    temp = reshape_arr[i,:]
    temp = np.array(temp,dtype='uint8')
    T1 = T_uint[i]    #一般T都不會是零
    #print(T1)
    while T1 != T :
        T = T1
        for j in range(window_size):
            if temp[j]>= T1:
                ground.append(temp[j])
            else:
                crack.append(temp[j])
        R1 = int(np.mean(crack))
        R2 = int(np.mean(ground))
        T1 = int((R1 + R2) / 2)
    #print(T,T1)
    T_uint[i] = T1 - 5
print(T_uint.shape,T_uint.dtype) #713個視窗

#---------區域自適應二值化-----------
binary_gray = np.zeros((window_num,window_size),dtype='uint8')
for i in range(window_num):
    temp = reshape_arr[i, :]
    temp = np.array(temp, dtype='uint8')
    #temp_reshape = np.reshape(temp,(window_h,window_w))
    ret, th = cv.threshold(temp, T_uint[i], 255, cv.THRESH_BINARY)
    thresh = np.array(th, dtype='uint8')
    thresh = np.squeeze(thresh)
    binary_gray[i, :] = thresh
print(binary_gray.shape,thresh.shape)

#---------影像重構輸出顯示-------------
binary_gray = np.reshape(binary_gray,window_num*window_size)
print(binary_gray.shape)
c = 0
gray_binary = np.zeros((window_h_num*window_h,window_w_num*window_w),dtype='uint8')
for m in range(window_h_num):
    for k in range(window_w_num):
        for i in range(window_h):
            for j in range(window_w):
                gray_binary[i+window_h*m][j+window_w*k] = binary_gray[c]
                c = c + 1
print(c)
cv.imshow('binary_gray',gray_binary)
plt.imsave('C:\\Users\\LENOVO\\Desktop\\binary_gray.png',gray_binary)

while True:
    key = cv.waitKey(10)
    if key == 27:
        cv.destroyAllWindows()    #按Esc鍵退出

六、不足

1、演算法時間較長,比如上面那張圖987x742,需要跑大概十幾分鐘,OpenCV自帶的函式就幾秒鐘
2、特定場景表現得較好,有些場景表現不好

例如下面這張圖:
在這里插入圖片描述
OpenCV自帶函式的二值化效果
在這里插入圖片描述
在這里插入圖片描述
本文中的遞回法(不減去5):
在這里插入圖片描述
本文中的遞回法(減去5):
在這里插入圖片描述
結論:減去5應用比較廣,且細節清楚,但整體效果還是不如OpenCV自帶的,

*** 第一次寫博客,記錄更容易成長,知道自己很菜,但慢慢來,若有錯誤之處,歡迎指正交流,***

轉載請註明出處,本文鏈接:https://www.uj5u.com/ruanti/187437.html

標籤:其他

上一篇:酒后寫代碼,我刪了生產資料庫……

下一篇:2021自然語言處理NLP秋招經歷復盤分享

標籤雲
其他(157675) Python(38076) JavaScript(25376) Java(17977) C(15215) 區塊鏈(8255) C#(7972) AI(7469) 爪哇(7425) MySQL(7132) html(6777) 基礎類(6313) sql(6102) 熊猫(6058) PHP(5869) 数组(5741) R(5409) Linux(5327) 反应(5209) 腳本語言(PerlPython)(5129) 非技術區(4971) Android(4554) 数据框(4311) css(4259) 节点.js(4032) C語言(3288) json(3245) 列表(3129) 扑(3119) C++語言(3117) 安卓(2998) 打字稿(2995) VBA(2789) Java相關(2746) 疑難問題(2699) 细绳(2522) 單片機工控(2479) iOS(2429) ASP.NET(2402) MongoDB(2323) 麻木的(2285) 正则表达式(2254) 字典(2211) 循环(2198) 迅速(2185) 擅长(2169) 镖(2155) 功能(1967) .NET技术(1958) Web開發(1951) python-3.x(1918) HtmlCss(1915) 弹簧靴(1913) C++(1909) xml(1889) PostgreSQL(1872) .NETCore(1853) 谷歌表格(1846) Unity3D(1843) for循环(1842)

熱門瀏覽
  • 面試突擊第一季,第二季,第三季

    第一季必考 https://www.bilibili.com/video/BV1FE411y79Y?from=search&seid=15921726601957489746 第二季分布式 https://www.bilibili.com/video/BV13f4y127ee/?spm_id_fro ......

    uj5u.com 2020-09-10 05:35:24 more
  • 第三單元作業總結

    1.前言 這應該是本學期最后一次寫作業總結了吧。總體來說,對作業的節奏也差不多掌握了,作業做起來的效率也更高了。雖然和之前的作業一樣,作業中都要用到新的知識,但是相比之前,更加懂得了如何利用工具以及資料。雖然之間卡過殼,但總體而言,這幾次作業還算完成的比較好。 2.作業程序總結 相比前兩個單元,此單 ......

    uj5u.com 2020-09-10 05:35:41 more
  • 北航OO(2020)第四單元博客作業暨課程總結博客

    北航OO(2020)第四單元博客作業暨課程總結博客 本單元作業的架構設計 在本單元中,由于UML圖具有比較清晰的樹形結構,因此我對其中需要進行查詢操作的元素進行了包裝,在樹的父節點中存盤所有孩子的參考。考慮到性能問題,我采用了快取機制,一次查詢后盡可能快取已經遍歷過的資訊,以減少遍歷次數。 本單元我 ......

    uj5u.com 2020-09-10 05:35:48 more
  • BUAA_OO_第四單元

    一、UML決議器設計 ? 先看下題目:第四單元實作一個基于JDK 8帶有效性檢查的UML(Unified Modeling Language)類圖,順序圖,狀態圖分析器 MyUmlInteraction,實際上我們要建立一個有向圖模型,UML中的物件(元素)可能與同級元素連接,也可與低級元素相連形成 ......

    uj5u.com 2020-09-10 05:35:54 more
  • 6.1邏輯運算子

    邏輯運算子 1. && 短路與 運算式1 && 運算式2 01.運算式1為true并且運算式2也為true 整體回傳為true 02.運算式1為false,將不會執行運算式2 整體回傳為false 03.只要有一個運算式為false 整體回傳為false 2. || 短路或 運算式1 || 運算式2 ......

    uj5u.com 2020-09-10 05:35:56 more
  • BUAAOO 第四單元 & 課程總結

    1. 第四單元:StarUml檔案決議 本單元采用了圖模型決議UML。 UML檔案可以抽象為圖、子圖、邊的邏輯結構。 在實作中,圖的節點包括類、介面、屬性,子圖包括狀態圖、順序圖等。 采用了三次遍歷UML元素的方法建圖,第一遍遍歷建點,第二、三次遍歷設定屬性、連邊,實作圖物件的初始化。這里借鑒了一些 ......

    uj5u.com 2020-09-10 05:36:06 more
  • 談談我對C# 多型的理解

    面向物件三要素:封裝、繼承、多型。 封裝和繼承,這兩個比較好理解,但要理解多型的話,可就稍微有點難度了。今天,我們就來講講多型的理解。 我們應該經常會看到面試題目:請談談對多型的理解。 其實呢,多型非常簡單,就一句話:呼叫同一種方法產生了不同的結果。 具體實作方式有三種。 一、多載 多載很簡單。 p ......

    uj5u.com 2020-09-10 05:36:09 more
  • Python 資料驅動工具:DDT

    背景 python 的unittest 沒有自帶資料驅動功能。 所以如果使用unittest,同時又想使用資料驅動,那么就可以使用DDT來完成。 DDT是 “Data-Driven Tests”的縮寫。 資料:http://ddt.readthedocs.io/en/latest/ 使用方法 dd. ......

    uj5u.com 2020-09-10 05:36:13 more
  • Python里面的xlrd模塊詳解

    那我就一下面積個問題對xlrd模塊進行學習一下: 1.什么是xlrd模塊? 2.為什么使用xlrd模塊? 3.怎樣使用xlrd模塊? 1.什么是xlrd模塊? ?python操作excel主要用到xlrd和xlwt這兩個庫,即xlrd是讀excel,xlwt是寫excel的庫。 今天就先來說一下xl ......

    uj5u.com 2020-09-10 05:36:28 more
  • 當我們創建HashMap時,底層到底做了什么?

    jdk1.7中的底層實作程序(底層基于陣列+鏈表) 在我們new HashMap()時,底層創建了默認長度為16的一維陣列Entry[ ] table。當我們呼叫map.put(key1,value1)方法向HashMap里添加資料的時候: 首先,呼叫key1所在類的hashCode()計算key1 ......

    uj5u.com 2020-09-10 05:36:38 more
最新发布
  • 【中介者設計模式詳解】C/Java/JS/Go/Python/TS不同語言實作

    * 中介者模式是一種行為型設計模式,它可以用來減少類之間的直接依賴關系,
    * 將物件之間的通信封裝到一個中介者物件中,從而使得各個物件之間的關系更加松散。
    * 在中介者模式中,物件之間不再直接相互互動,而是通過中介者來中轉訊息。 ......

    uj5u.com 2023-04-20 08:20:47 more
  • 露天煤礦現場調研和交流案例分享

    他們集團的資訊化公司及研究院在一個礦區正在做智能礦山的統一平臺的 試點,專案投資大概1億,包括了礦山的各方面的內容,顯示得我們這次交流有點多余。他們2年前開始做智能礦山的規劃,有很多煤礦行業專家的加持,他們的描述是非常完美,但是去年底應該上線的平臺,現在還沒有看到影子。他們確實有很多場景需求,但是被... ......

    uj5u.com 2023-04-20 08:20:25 more
  • 《社區人員管理》實戰案例設計&個人案例分享

    設計是一個讓人夢想成真程序,開始編碼、測驗、除錯之前進行需求分析和架構設計,才能保證關鍵方面都做正確 ......

    uj5u.com 2023-04-20 08:20:17 more
  • 軟體架構生態化-多角色交付的探索實踐

    作為一個技術架構師,不僅僅要緊跟行業技術趨勢,還要結合研發團隊現狀及痛點,探索新的交付方案。在日常中,你是否遇到如下問題 “ 業務需求排期長研發是瓶頸;非研發角色感受不到研發技改提效的變化;引入ISV 團隊又擔心質量和安全,培訓周期長“等等,基于此我們探索了一種新的技術體系及交付方案來解決如上問題。 ......

    uj5u.com 2023-04-20 08:20:10 more
  • 【中介者設計模式詳解】C/Java/JS/Go/Python/TS不同語言實作

    * 中介者模式是一種行為型設計模式,它可以用來減少類之間的直接依賴關系,
    * 將物件之間的通信封裝到一個中介者物件中,從而使得各個物件之間的關系更加松散。
    * 在中介者模式中,物件之間不再直接相互互動,而是通過中介者來中轉訊息。 ......

    uj5u.com 2023-04-20 08:19:44 more
  • 露天煤礦現場調研和交流案例分享

    他們集團的資訊化公司及研究院在一個礦區正在做智能礦山的統一平臺的 試點,專案投資大概1億,包括了礦山的各方面的內容,顯示得我們這次交流有點多余。他們2年前開始做智能礦山的規劃,有很多煤礦行業專家的加持,他們的描述是非常完美,但是去年底應該上線的平臺,現在還沒有看到影子。他們確實有很多場景需求,但是被... ......

    uj5u.com 2023-04-20 08:19:07 more
  • 《社區人員管理》實戰案例設計&個人案例分享

    設計是一個讓人夢想成真程序,開始編碼、測驗、除錯之前進行需求分析和架構設計,才能保證關鍵方面都做正確 ......

    uj5u.com 2023-04-20 08:18:57 more
  • 軟體架構生態化-多角色交付的探索實踐

    作為一個技術架構師,不僅僅要緊跟行業技術趨勢,還要結合研發團隊現狀及痛點,探索新的交付方案。在日常中,你是否遇到如下問題 “ 業務需求排期長研發是瓶頸;非研發角色感受不到研發技改提效的變化;引入ISV 團隊又擔心質量和安全,培訓周期長“等等,基于此我們探索了一種新的技術體系及交付方案來解決如上問題。 ......

    uj5u.com 2023-04-20 08:18:49 more
  • 05單件模式

    #經典的單件模式 public class Singleton { private static Singleton uniqueInstance; //一個靜態變數持有Singleton類的唯一實體。 // 其他有用的實體變數寫在這里 //構造器宣告為私有,只有Singleton可以實體化這個類! ......

    uj5u.com 2023-04-19 08:42:51 more
  • 【架構與設計】常見微服務分層架構的區別和落地實踐

    軟體工程的方方面面都遵循一個最基本的道理:沒有銀彈,架構分層模型更是如此,每一種都有各自優缺點,所以請根據不同的業務場景,并遵循簡單、可演進這兩個重要的架構原則選擇合適的架構分層模型即可。 ......

    uj5u.com 2023-04-19 08:42:41 more