### OpenCV 图像分割简介
图像分割是指将数字图像细分为多个部分（像素集合），以便更好地理解和分析图像内容的过程。它是计算机视觉的一个重要环节，广泛应用于目标检测、医学成像等领域。OpenCV作为一个开源的跨平台计算机视觉库，提供了多种强大的功能来帮助我们实现高效的图像处理与分割任务。
#### 1. **阈值法**
这是最简单的灰度化和二值化技术之一。设定一个或若干个阈值点，低于此值的所有像素被认为是背景色，其余则归为目标前景颜色。这种方法适用于对比度较高的单通道（黑白）图像。
- 示例代码：
```python
import cv2
img = cv2.imread('input_image.jpg',0) # 加载为灰度模式
ret,thresh_img = cv2.threshold(img,127,255,cv2.THRESH_BINARY) # 应用固定阈值进行二值化
```
此外还有自适应阈值方法，允许动态计算局部区域的最佳阈值，从而更适合复杂光照条件下的场景。
#### 2. **边缘检测**
利用Canny Edge Detector或者其他算子如Sobel/Scharr/Prewitt/Laplacian等从原图中提取显著变化的信息，进而勾勒出物体轮廓线的位置。这对于寻找不规则形状非常有用。
- 使用 Canny 算法的例子：
```python
edges = cv2.Canny(gray_blurred, threshold1, threshold2)
```
其中`gray_blurried`代表模糊过的灰度版本源图像，目的是减少噪声干扰；而两个阈值参数分别决定了高低限幅标准。
#### 3. **分水岭变换 Watershed Transform**
这是一种基于拓扑理论的概念，在图像中有类似“洪水”蔓延的效果——即模拟水流沿地形流动直至汇集至最低洼处停止。该方法非常适合于粘连对象分离的问题解决。首先需要预处理步骤生成标记(marker)，然后应用内置watershed()函数即可完成最终划分工作。
- 分水岭算法的应用实例：
```python
marker = np.zeros_like(gray, dtype=np.int32)
marker[image == 0] = 1 # 设定外部边界标签为1
marker[markers == -1] = 2 # 内部种子点设置为另一个整数值
watershed_result=cv2.watershed(image.astype(np.uint8),marker)
image[watershed_result==-1]=[255,0,0]
```
此处假设已经有了初步轮廓信息存储在变量`markers`内，并且希望用水蓝色表示最终切割结果中的未知区段。
#### 4. **GrabCut 技术**
抓取剪切是一种交互式的图形编辑工具，旨在让用户轻松地选择感兴趣的对象并将其准确地抠出来。用户只需简单指定大概范围内的前景区和背景区位置，系统就能自动推断剩余不确定区域归属情况。这背后依赖于一种概率图模型(GMMs)+EM优化策略组合而成的强大算法框架支持。
- GrabCut 的Python接口演示：
```python
mask = np.zeros(image.shape[:2],np.uint8)
bgdModel = np.zeros((1,65),np.float64)
fgdModel = np.zeros((1,65),np.float64)
rect = (startX,startY,endX,endY) # 定义矩形框选区
cv2.grabCut(image,mask,rect,bgdModel,fgdModel,iterations,cv2.GC_INIT_WITH_RECT)
mask2 = np.where((mask==2)|(mask==0),0,1).astype('uint8')
output = image*mask2[:,:,np.newaxis]
```
上面这段脚本实现了给定ROI区域内前景元素的有效裁剪操作。
#### 5. **K-Means 聚类**
虽然严格意义上不属于传统意义上的"分割",但是通过聚类可以很好地达到相似的功能目的。特别是当面对彩色照片时，K-means 可以依据色彩特征自然地把画面划分为不同组块。其原理在于反复迭代找出最优质心向量使得簇间平方误差最小化。
- K-means 颜色量化案例展示：
```python
Z = image.reshape((-1,3))
Z = np.float32(Z)
criteria = (cv2.TERM_CRITERIA_EPS + cv2.TERM_CRITERIA_MAX_ITER, 10, 1.0)
attempts=10
k = 4 # 指定期望得到多少种类别
ret,label,center=cv2.kmeans(Z,k,None,criteria,attempts,cv2.KMEANS_PP_CENTERS)
center = np.uint8(center)
res = center[label.flatten()]
result_image = res.reshape((image.shape))
```
在这个例子中，我们将原始BGR空间映射到了仅有的四种典型色调上来简化表达形式，当然也可以根据实际应用场景调整具体的集群数目k。
综上所述，以上只是介绍了几种较为常见的图像分割手段及其对应的openCV实现方式，随着研究进展和技术积累，更多高级别的解决方案也在不断涌现，比如深度学习驱动的目标感知型分割模型。如果你有兴趣深入探讨某一方面的内容或者尝试新的思路，请随时提问！
本文介绍了使用OpenCV进行图像剪切的步骤，包括设置ROI、创建新图像、复制源图像到新图像以及释放ROI区域。通过这些步骤，可以实现对图像的精确剪切和局部保存。
最低0.47元/天 解锁文章
扫一扫
361
被折叠的 条评论
为什么被折叠?
到【灌水乐园】发言
