Python图像处理丨基于K-Means聚类的图像区域分割

本文介绍了如何利用K-Means聚类算法进行图像分割,包括灰度图像和彩色图像的处理。详细阐述了K-Means的原理,并展示了在OpenCV中应用KMeans函数进行图像颜色层级分割的方法,通过实例展示不同K值对图像分割效果的影响。

本篇文章主要讲解基于理论的图像分割方法,通过K-Means聚类算法实现图像分割或颜色分层处理。基础性文章,希望对你有所帮助。

  • 一.K-Means原理
  • 二.K-Means聚类分割灰度图像
  • 三.K-Means聚类对比分割彩色图像

注意 :该部分知识均为杨秀璋查阅资料撰写,未经授权禁止转载,谢谢!!如果有问题随时私聊我,只望您能从这个系列中学到知识,一起加油喔~

该系列在github所有源代码:https://github.com/eastmountyxz/ImageProcessing-Python

一.K-Means聚类原理

第一部分知识主要参考自己的新书《Python网络数据爬取及分析从入门到精通(分析篇)》和之前的博客 [Python数据挖掘课程] 二.Kmeans聚类数据分析

K-Means聚类是最常用的聚类算法,最初起源于信号处理,其目标是将数据点划分为K个类簇,找到每个簇的中心并使其度量最小化。该算法的最大优点是简单、便于理解,运算速度较快,缺点是只能应用于连续型数据,并且要在聚类前指定聚集的类簇数。

下面是K-Means聚类算法的分析流程,步骤如下:

  • 第一步,确定K值,即将数据集聚集成K个类簇或小组。
  • 第二步,从数据集中随机选择K个数据点作为质心(Centroid)或数据中心。
  • 第三步,分别计算每个点到每个质心之间的
运用K-means算法进行图像分割, K-means算法是很典型的基于距离的聚类算法,采用距离作为相似性的评价指标,即认为两个对象的距离越近,其相似度就越大。该算法认为簇是由距离靠近的对象组成的,因此把得到紧凑且独立的簇作为最终目标。 k个初始类聚类中心点的选取对聚类结果具有较大的 公式 公式 影响,因为在该算法第一步中是随机的选取任意k个对象作为初始聚类的中心,初始地代表一个簇。该算法在每次迭代中对数据集中剩余的每个对象,根据其与各个簇中心的距离将每个对象重新赋给最近的簇。当考察完所有数据对象后,一次迭代运算完成,新的聚类中心被计算出来。如果在一次迭代前后,J的值没有发生变化,说明算法已经收敛。 算法过程如下: 1)从N个文档随机选取K个文档作为质心 2)对剩余的每个文档测量其到每个质心的距离,并把它归到最近的质心的类 3)重新计算已经得到的各个类的质心 4)迭代2~3步直至新的质心与原质心相等或小于指定阈值,算法结束 具体如下: 输入:k, data[n]; (1) 选择k个初始中心点,例如c[0]=data[0],…c[k-1]=data[k-1]; (2) 对于data[0]….data[n],分别与c[0]…c[k-1]比较,假定与c[i]差值最少,就标记为i; (3) 对于所有标记为i点,重新计算c[i]={ 所有标记为i的data[j]之和}/标记为i的个数; (4) 重复(2)(3),直到所有c[i]值的变化小于给定阈值。 折叠工作原理 K-MEANS算法的工作原理及流程 K-MEANS算法 输入:聚类个数k,以及包含 n个数据对象的数据库。 输出:满足方差最小标准的k个聚类
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