如何使用python OpenCV在单通道图像中找到与特定值匹配的最大连通分量？

Posted 2023-02-16

【中文标题】如何使用python OpenCV在单通道图像中找到与特定值匹配的最大连通分量？

【英文标题】：How to use python OpenCV to find largest connected component in a single channel image that matches a specific value?

【发布时间】：2018-05-11 06:08:12

【问题描述】：

所以我有一个单通道图像，大部分是 0（背景），以及一些前景像素的值，如 20、21、22。非零前景像素大多与其他具有相同值的前景像素聚集在一起。但是，图像中有一些噪点。为了消除噪音，我想使用连通分量分析，并且对于每个值（在本例中为 20、21、22），将除最大连通分量之外的所有值都归零。所以最后，我将有 3 个大的连接组件并且没有噪音。我将如何使用 cv2.connectedComponentsWithStats 来完成此任务？它似乎记录得很差，即使在查看this post 之后，我也不完全理解如何解析函数的返回值。有没有办法向函数指定我只希望连接的组件匹配特定的灰度值？

【问题讨论】：

掩盖给定的强度并对其进行分析怎么样？

所以您的意思是可能有许多不同区域的值为 20，但您只希望每个值的最大区域？

你能添加一些示例输入图像吗？

【参考方案1】：

这是一般方法：

创建一个新的空白图像以添加组件 遍历图像中每个不同的非零值 为每个值创建一个掩码（为每个值提供多个 blob） 在面具上运行connectedComponentsWithStats() 找到最大区域对应的非零标签 创建一个具有最大标签的蒙版，并将该值插入新图像的蒙版位置

这里令人讨厌的是第 5 步，因为 0 的值通常，但并不总是是最大的分量。所以我们需要得到面积最大的非零分量。

这是一些我认为可以实现一切的代码（可以肯定的是一些示例图像）：

import cv2
import numpy as np

img = np.array([
    [1, 0, 1, 1, 2],
    [1, 0, 1, 1, 2],
    [1, 0, 1, 1, 2],
    [1, 0, 1, 1, 2],
    [1, 0, 1, 1, 2]], dtype=np.uint8)

new_img = np.zeros_like(img)                                        # step 1
for val in np.unique(img)[1:]:                                      # step 2
    mask = np.uint8(img == val)                                     # step 3
    labels, stats = cv2.connectedComponentsWithStats(mask, 4)[1:3]  # step 4
    largest_label = 1 + np.argmax(stats[1:, cv2.CC_STAT_AREA])      # step 5
    new_img[labels == largest_label] = val                          # step 6

print(new_img)

显示所需的输出：

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

---

要查看代码，首先我们创建新的标记图像，难以想象地称为new_img，用零填充，稍后由正确的标签填充。然后，np.unique() 找到图像中的唯一值，我将获取除第一个值之外的所有值；请注意，np.unique() 返回一个排序数组，所以 0 将是第一个值，我们不需要找到零的分量。对于每个唯一的 val，创建一个填充有 0 和 1 的掩码，并在此掩码上运行连接的组件。这将用不同的标签标记每个不同的区域。然后我们可以抓取最大的非零标记组件**，为其创建一个遮罩，并将该 val 添加到该位置的新图像中。

** 这是在代码中看起来很奇怪的烦人之处。

largest_label = 1 + np.argmax(stats[1:, cv2.CC_STAT_AREA])

首先，您可以查看您为stats 数组的形状链接的答案，但每一行对应一个标签（因此标签0 将对应于第一行等），并且列已定义由整数 cv2.CC_STAT_AREA （只有 4）。我们需要确保我们正在查看最大的非零标签，所以我只查看第一个之后的行。然后，抓取最大区域对应的索引。由于我们去掉了零行，索引现在对应于label-1，所以加 1 以获得正确的标签。然后我们可以像往常一样屏蔽并插入值。

【讨论】：

感谢您的详尽解释。对此，我真的非常感激。我还有一个问题。在这种情况下，stats 不应该总是只有 2 行，因为掩码只有 2 个标签（0 和 val）吗？在这种情况下，直接使用[1]而不是[1:]访问第1行是否有问题？还是我误解了关于连接组件统计信息的“标签”一词的使用？

@Terry Martin 你误解了标签。连接的组件用...标签标记每个组件。如果 blob 是独立的，则它们是不同的组件。因此，即使像一个 3x3 图像，左侧和右侧为 1，中间为 0，该图像的连接组件也会使它们左侧为 1，中间为 0，右侧为 2。每个连接的组件都有一个新标签，这就是区分相同颜色的组件的方式。