【手撕算法】C++实现超像素分割算法

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写完这篇,图像分割的传统方法就快全了,传统图像分割大致有基于阈值的,这类就没啥算法能够写,因此直接略过了;而后就是K-means这种聚类/分裂的,从几个点开始进行聚类分割,或者一张图不断分裂达到分割目的;

【手撕算法】K-means算法实现主题色提取
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再有就是区域生长这类的;算法

【手撕算法】基于队列实现的区域增加分割算法
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以及分水岭算法,分水岭算法代码写好有一段时间了,但实在不知道文章咋写...就再放放吧;最后就是超像素分割了,超像素分割有k-means算法的影子,因此能够先看看k-means算法的代码实现过程。app

算法原理
  1. 初始化种子点(聚类中心):按照设定的超像素个数,在图像内均匀的分配种子点。假设图片总共有 N 个像素点,预分割为 K 个相同尺寸的超像素,那么每一个超像素的大小为N/ K ,则相邻种子点的距离(步长)近似为S=sqrt(N/K)。函数

  2. 在种子点的n*n邻域内从新选择种子点(通常取n=3)。具体方法为:计算该邻域内全部像素点的梯度值,将种子点移到该邻域内梯度最小的地方。这样作的目的是为了不种子点落在梯度较大的轮廓边界上,以避免影响后续聚类效果。flex

  3. 在每一个种子点周围的邻域内为每一个像素点分配类标签(即属于哪一个聚类中心)。和标准的k-means在整张图中搜索不一样,SLIC的搜索范围限制为2S2S,能够加速算法收敛,以下图。在此注意一点:指望的超像素尺寸为SS,可是搜索的范围是2S*2S。优化

  4. 距离度量。包括颜色距离和空间距离。对于每一个搜索到的像素点,分别计算它和该种子点的距离。距离计算方法以下:ui

    其中,dc表明颜色距离,ds表明空间距离,Ns是类内最大空间距离,定义为Ns=S=sqrt(N/K),适用于每一个聚类。最大的颜色距离Nc既随图片不一样而不一样,也随聚类不一样而不一样,因此咱们取一个固定常数m(取值范围[1,40],通常取10)代替。最终的距离度量D’以下:url

    因为每一个像素点都会被多个种子点搜索到,因此每一个像素点都会有一个与周围种子点的距离,取最小值对应的种子点做为该像素点的聚类中心。

  5. 迭代优化。理论上上述步骤不断迭代直到偏差收敛(能够理解为每一个像素点聚类中心再也不发生变化为止),实践发现10次迭代对绝大部分图片均可以获得较理想效果,因此通常迭代次数取10。

  6. 加强连通性。通过上述迭代优化可能出现如下瑕疵:出现多连通状况、超像素尺寸太小,单个超像素被切割成多个不连续超像素等,这些状况能够经过加强连通性解决。主要思路是:新建一张标记表,表内元素均为-1,按照“Z”型走向(从左到右,从上到下顺序)将不连续的超像素、尺寸太小超像素从新分配给邻近的超像素,遍历过的像素点分配给相应的标签,直到全部点遍历完毕为止。
伪算法描述

程序介绍

程序声明了一个SLIC算法类,类的具体程序太长了,就不贴了,你们能够去qq群下载程序本身看,都注释好了。

就看一下主程序吧:

int main(){  【1】读取原图并显示 Mat image = imread("千矢.png",33); if (image.empty()) { printf_s("图片读取失败"); return -1; } imshow("原图", image);  【2】转换为LAB颜色空间  方便计算距离 Mat lab_image = image.clone(); cvtColor(image, lab_image, COLOR_BGR2Lab);
//定义超像素数以及权重 int w = image.cols, h = image.rows; int nr_superpixels = 300;//超像素数  int nc = 40;//权重m  double step = sqrt((w * h) / (double)nr_superpixels);  【3】执行SLIC超像素算法 SLIC slic; slic.generate_superpixels(&lab_image, step, nc); slic.create_connectivity(&lab_image);
  【4】显示分割轮廓和分割结果图 //该三个函数能够分别注释单独显示查看 slic.colour_with_cluster_means(&image);//颜色均值填充 slic.display_contours(&image, Scalar(0, 0, 255));//显示轮廓 //slic.display_center_grid(&image, Scalar(255, 0, 0));//显示中心点 imshow("result", image);  waitKey(0);}

一共是四个步骤。其中步骤【2】中须要本身定义两个变量nr_superpixels和nc。

  • nr_superpixels为超像素个数,你能够根据图像大小本身定义,若是图像x方向10个超像素块,y方向30个超像素块,那就是300。

  • 权重变量nc,即上文【算法原理】第4步中的固定常数m,通常取1-40范围内的整数。

效果展现

THE  END

本文原创内容有限,就是整合了一下本身看的超像素分割的博客,两篇不错的连接放这儿了:

https://blog.csdn.net/zhj_matlab/article/details/52986700https://blog.csdn.net/qq_26129959/article/details/90760028

代码放qq群了,今天就到这里啦。

本文分享自微信公众号 - Opencv视觉实践(gh_31e12b1be0e0)。
若有侵权,请联系 support@oschina.cn 删除。
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