opencv::基于距离变换与分水岭的图像分割
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什么是图像分割 图像分割(Image Segmentation)是图像处理最重要的处理手段之一 图像分割的目标是将图像中像素根据一定的规则分为若干(N)个cluster集合,每个集合包含一类像素。 根据算法分为监督学习方法和无监督学习方法,图像分割的算法多数都是无监督学习方法 - KMeans 距离变换常见算法有两种 - 不断膨胀/腐蚀得到 - 基于倒角距离 分水岭变换常见的算法 - 基于浸泡理论实现
cv::distanceTransform( InputArray src, OutputArray dst, OutputArray labels, //离散维诺图输出 int distanceType, // DIST_L1/DIST_L2, int maskSize, // 3x3,最新的支持5x5,推荐3x3、 int labelType=DIST_LABEL_CCOMP //dst输出8位或者32位的浮点数,单一通道,大小与输入图像一致 ) cv::watershed( InputArray image, InputOutputArray markers )
处理流程 1. 将白色背景变成黑色-目的是为后面的变换做准备 2. 使用filter2D与拉普拉斯算子实现图像对比度提高,sharp 3. 转为二值图像通过threshold 4. 距离变换 5. 对距离变换结果进行归一化到[0~1]之间 6. 使用阈值,再次二值化,得到标记 7. 腐蚀得到每个Peak - erode 8. 发现轮廓 – findContours 9. 绘制轮廓- drawContours 10. 分水岭变换 watershed 11. 对每个分割区域着色输出结果
int main(int argc, char** argv) char input_win[] = "input image"; char watershed_win[] = "watershed segmentation demo"; Mat src = imread(STRPAHT2); if (src.empty()) printf("could not load image...\n"); return -1; namedWindow(input_win, CV_WINDOW_AUTOSIZE); imshow(input_win, src); // 将白色背景变成黑色-为后面的变换做准备 for (int row = 0; row < src.rows; row++) for (int col = 0; col < src.cols; col++) if (src.at<Vec3b>(row, col) == Vec3b(255, 255, 255)) src.at<Vec3b>(row, col)[0] = 0; src.at<Vec3b>(row, col)[1] = 0; src.at<Vec3b>(row, col)[2] = 0; //namedWindow("black background", CV_WINDOW_AUTOSIZE); //imshow("black background", src); // sharpen Mat kernel = (Mat_<float>(3, 3) << 1, 1, 1, 1, -8, 1, 1, 1, 1); Mat imgLaplance; Mat sharpenImg = src; //使用filter2D与拉普拉斯算子实现图像对比度提高,sharp filter2D(src, imgLaplance, CV_32F, kernel, Point(-1, -1), 0, BORDER_DEFAULT); src.convertTo(sharpenImg, CV_32F); Mat resultImg = sharpenImg - imgLaplance; resultImg.convertTo(resultImg, CV_8UC3); imgLaplance.convertTo(imgLaplance, CV_8UC3); imshow("sharpen image", resultImg); // convert to binary Mat binaryImg; cvtColor(src, resultImg, CV_BGR2GRAY); // 转为二值图像通过threshold threshold(resultImg, binaryImg, 40, 255, THRESH_BINARY | THRESH_OTSU); imshow("binary image", binaryImg); Mat distImg; // 每一个非零点距离离自己最近的零点的距离 distanceTransform(binaryImg, distImg, DIST_L1, CV_DIST_C, 5); // 归一化 normalize(distImg, distImg, 0, 1, NORM_MINMAX); imshow("distance result", distImg); // 使用阈值,再次二值化,得到标记 threshold(distImg, distImg, .4, 1, THRESH_BINARY); Mat k1 = Mat::ones(13, 13, CV_8UC1); // 膨胀/腐蚀 erode(distImg, distImg, k1, Point(-1, -1)); imshow("distance binary image", distImg); // markers Mat dist_8u; distImg.convertTo(dist_8u, CV_8U); vector<vector<Point>> contours; // 发现轮廓 findContours(dist_8u, contours, RETR_EXTERNAL, CHAIN_APPROX_SIMPLE, Point(0, 0)); // 绘制轮廓 Mat markers = Mat::zeros(src.size(), CV_32SC1); for (size_t i = 0; i < contours.size(); i++) drawContours(markers, contours, static_cast<int>(i), Scalar::all(static_cast<int>(i) + 1), -1); circle(markers, Point(5, 5), 3, Scalar(255, 255, 255), -1); imshow("my markers", markers * 1000); // 分水岭变换 watershed(src, markers); Mat mark = Mat::zeros(markers.size(), CV_8UC1); markers.convertTo(mark, CV_8UC1); bitwise_not(mark, mark, Mat()); imshow("watershed image", mark); // 对每个分割区域着色输出结果 vector<Vec3b> colors; for (size_t i = 0; i < contours.size(); i++) int r = theRNG().uniform(0, 255); int g = theRNG().uniform(0, 255); int b = theRNG().uniform(0, 255); colors.push_back(Vec3b((uchar)b, (uchar)g, (uchar)r)); Mat dst = Mat::zeros(markers.size(), CV_8UC3); for (int row = 0; row < markers.rows; row++) for (int col = 0; col < markers.cols; col++) int index = markers.at<int>(row, col); if (index > 0 && index <= static_cast<int>(contours.size())) dst.at<Vec3b>(row, col) = colors[index - 1]; else dst.at<Vec3b>(row, col) = Vec3b(0, 0, 0); imshow("Final Result", dst); waitKey(0); return 0;
以上是关于opencv::基于距离变换与分水岭的图像分割的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章
OpenCV(26)图像分割 -- 距离变换与分水岭算法(硬币检测扑克牌检测车道检测)
OpenCV中的图像处理 —— 霍夫线 / 圈变换 + 图像分割(分水岭算法) + 交互式前景提取(GrabCut算法)