【PCL】Segmentation 模块—— 区域生长分割(Region Growing Segmentation)

1、简介

区域生长分割(Region Growing Segmentation)

定义
区域生长分割是一种基于相似性准则的图像分割方法,通过从种子点开始,逐步合并邻近像素或点,形成具有相似属性的区域。

步骤

  1. 选择种子点:手动或自动选择初始种子点。
  2. 定义相似性准则:如颜色、强度、法线等。
  3. 区域生长:从种子点出发,合并符合相似性准则的邻近像素或点。
  4. 终止条件:当没有更多符合准则的像素或点时,停止生长。

主要应用场景

  1. 医学图像分割:用于分割器官、肿瘤等。
  2. 遥感图像分析:用于土地分类、植被检测等。
  3. 三维点云处理:用于物体识别、场景理解等。
  4. 计算机视觉:用于目标检测、图像分割等。

总结
区域生长分割是一种有效的图像和点云分割方法,广泛应用于医学、遥感和计算机视觉等领域。PCL提供了便捷的实现工具。

2、代码实现

2.1 region_growing_segmentation.cpp

#include <iostream>
#include <vector>
#include <pcl/point_types.h>
#include <pcl/io/pcd_io.h>
#include <pcl/search/search.h>
#include <pcl/search/kdtree.h>
#include <pcl/features/normal_3d.h>
#include <pcl/visualization/cloud_viewer.h>
#include <pcl/filters/filter_indices.h> // for pcl::removeNaNFromPointCloud
#include <pcl/segmentation/region_growing.h>

int main ()
{
   
  pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr cloud (new pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>);
  if ( pcl::io::loadPCDFile <pcl::PointXYZ> ("yourpcd.pcd", *cloud) == -1)
  {
   
    std::cout << "Cloud reading failed." << std::endl;
    return (-1);
  }

  pcl::search::Search<pcl::PointXYZ>::Ptr tree (new pcl::search::KdTree<pcl::PointXYZ>);
  pcl::PointCloud <pcl::Normal>::Ptr normals (new pcl::PointCloud <pcl::Normal>);
  pcl::NormalEstimation<pcl::PointXYZ, pcl::Normal> normal_estimator;
  normal_estimator.setSearchMethod (tree);
  normal_estimator.setInputCloud (cloud);
  normal_estimator.setKSearch 
### 使用PCL点云库实现基于区域生长法的图像分割 #### 安装与环境配置 为了使用PCL进行开发,在Windows 10环境下推荐采用Visual Studio 2019作为集成开发环境来编译和运行程序[^3]。 #### 实现方法概述 区域生长是一种常用的图像分割技术,其基本原理是从种子点出发,按照一定条件逐步向四周扩展直到满足停止准则为止。对于三维点云而言,该算法会依据点间的距离、颜色差异等因素决定哪些点应该被归入同一区域内。具体来说: - 首先设定初始参数如最小聚类大小、最大聚类数量以及搜索半径等; - 接下来定义适合当前应用场景的距离度量标准(例如欧氏距离),并据此构建k-d树结构以便于后续查找近邻节点; - 对每一个未标记过的点执行如下操作:如果它属于某个已知类别,则跳过;反之则创建新的簇并将此点加入其中; - 寻找新簇内所有成员各自的邻居,并判断这些邻居是否也应归属于本簇——这取决于两者间是否存在足够的相似性; - 当不再有符合条件的新点可以添加进来时结束循环,此时即完成了一次完整的区域增长过程。 #### Python代码实例 下面给出一段利用Python绑定版本的PCL实现上述流程的具体例子: ```python import pcl from pcl import PointCloud_PointXYZRGB, RegionGrowingRGB cloud = PointCloud_PointXYZRGB() # 假设已经加载好了名为'input.pcd'的文件 cloud.from_file('input.pcd') rg = cloud.make_region_growing_rgb() # 设置必要的参数值 rg.set_min_cluster_size(50) rg.set_max_cluster_size(1000) tree = cloud.make_kdtree_flann() rg.set_search_method(tree) clusters = rg.extract() for i, cluster in enumerate(clusters): print(f"Cluster {i} has size of {len(cluster)} points.") ``` 这段脚本展示了怎样读取外部PCD格式的数据集,初始化`RegionGrowingRGB`对象之后调整几个重要选项,最后调用`extract()`函数获取最终得到的所有独立片段的信息。
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