基本的图像分割(Graph Cut)

1. 一个较小图的最大流/最小割的简单例子

首先,创建一个有4个节点的有向图,4个节点的索引分别为0,1,2,3,然后用add_edge()增添边并为每条边指定特定的权重。边的权重用来衡量边的最大流容量。
以节点0为源点,节点3为汇点,计算最大流。

下面给出代码:

from pygraph.classes.digraph import digraph
from pygraph.algorithms.minmax import maximum_flow

gr = digraph() #创建一个空的有向图
gr.add_nodes([0,1,2,3]) #添加节点
gr.add_edge((0,1), wt=4)
gr.add_edge((1,2), wt=3)
gr.add_edge((2,3), wt=5)
gr.add_edge((0,2), wt=3)
gr.add_edge((1,3), wt=4)
flows,cuts = maximum_flow(gr, 0, 3)
print ('flow is:' , flows)
print ('cut is:' , cuts)

打印出流和割的结果:
在这里插入图片描述

2.从图像创建图

给定一个邻域结构,可利用图像像素作为节点定义一个图。

这里讨论最简单的像素四邻域和两个图像区域(前景和背景)情况。一个四邻域(4-neighborhood)指一个像素与其正上方、正下方、左边、右边的像素直接相连。

除了像素节点外,还需要两个特定的节点——源点汇点,来分别代表图像的前景和背景。然后利用一个简单的模型将所有像素与源点、汇点连接起来。

下面给出创建这样一个图的步骤

  • 每个像素节点都有一个从源点的传入边;
  • 每个像素节点都有一个到汇点的传出边;
  • 每个像素节点都有一条传入边和传出边连接到它的近邻。

下面给出具体代码:

# -*- coding: utf-8 -*-

from scipy.misc import imresize
from PCV.tools import graphcut
from PIL import Image
from numpy import *
from pylab import *

im = array(Image.open("empire.jpg"))
im = imresize(im, 0.07)
size = im.shape[:2]
print ("OK!!")

# add two rectangular training regions
labels = zeros(size)
labels[3:18, 3:18] = -1
labels[-18:-3, -18:-3] = 1
print ("OK!!")


# create graph
g = graphcut.build_bayes_graph(im, labels, kappa=1)

# cut the graph
res = graphcut.cut_graph(g, size)
print ("OK!!")


figure()
graphcut.show_labeling(im, labels)

figure()
imshow(res)
gray()
axis('off')

show()

运行结果:
基本的图像分割(Graph Cut)_第1张图片基本的图像分割(Graph Cut)_第2张图片基本的图像分割(Graph Cut)_第3张图片

左图覆盖区域为训练区域,中间为原始图像,右图为最终的分割结果。

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