OpenCV-Python OpenCV中的K-Means聚类 | 五十八

目标

• 了解如何在OpenCV中使用cv.kmeans()函数进行数据聚类

理解参数

输入参数

1. sample：它应该是np.float32数据类型，并且每个功能都应该放在单个列中。

2. nclusters(K)：结束条件所需的簇数

3. criteria：这是迭代终止条件。满足此条件后，算法迭代将停止。实际上，它应该是3个参数的元组。它们是(type,max_iter,epsilon)： a. 终止条件的类型。它具有3个标志，如下所示：

   • cv.TERM_CRITERIA_EPS-如果达到指定的精度epsilon，则停止算法迭代。
   • cv.TERM_CRITERIA_MAX_ITER-在指定的迭代次数max_iter之后停止算法。
   • cv.TERM_CRITERIA_EPS + cv.TERM_CRITERIA_MAX_ITER-当满足上述任何条件时，停止迭代。

   b. max_iter-一个整数，指定最大迭代次数。 c. epsilon-要求的精度

4. attempts：该标志用于指定使用不同的初始标签执行算法的次数。该算法返回产生最佳紧密度的标签。该紧凑性作为输出返回。

5. flags：此标志用于指定初始中心的获取方式。通常，为此使用两个标志：cv.KMEANS_PP_CENTERS和cv.KMEANS_RANDOM_CENTERS。

输出参数

1. 紧凑度：它是每个点到其相应中心的平方距离的总和。
2. 标签：这是标签数组（与上一篇文章中的“代码”相同），其中每个元素标记为“0”，“ 1” .....
3. 中心：这是群集中心的阵列。 现在，我们将通过三个示例了解如何应用K-Means算法。

1. 单特征数据

考虑一下，你有一组仅具有一个特征（即一维）的数据。例如，我们可以解决我们的T恤问题，你只用身高来决定T恤的尺寸。因此，我们首先创建数据并将其绘制在Matplotlib中

import numpy as np
import cv2 as cv
from matplotlib import pyplot as plt
x = np.random.randint(25,100,25)
y = np.random.randint(175,255,25)
z = np.hstack((x,y))
z = z.reshape((50,1))
z = np.float32(z)
plt.hist(z,256,[0,256]),plt.show()

因此，我们有了“ z”，它是一个大小为50的数组，值的范围是0到255。我将“z”重塑为列向量。 如果存在多个功能，它将更加有用。然后我制作了np.float32类型的数据。 我们得到以下图像：

现在我们应用KMeans函数。在此之前，我们需要指定标准。我的标准是，每当运行10次算法迭代或达到epsilon = 1.0的精度时，就停止算法并返回答案。

# 定义终止标准 = ( type, max_iter = 10 , epsilon = 1.0 )
criteria = (cv.TERM_CRITERIA_EPS + cv.TERM_CRITERIA_MAX_ITER, 10, 1.0)
# 设置标志
flags = cv.KMEANS_RANDOM_CENTERS
# 应用K均值
compactness,labels,centers = cv.kmeans(z,2,None,criteria,10,flags)

这为我们提供了紧凑性，标签和中心。在这种情况下，我得到的中心分别为60和207。标签的大小将与测试数据的大小相同，其中每个数据的质心都将标记为“ 0”，“ 1”，“ 2”等。现在，我们根据标签将数据分为不同的群集。

A = z[labels==0]
B = z[labels==1]

现在我们以红色绘制A，以蓝色绘制B，以黄色绘制其质心。

# 现在绘制用红色''A''，用蓝色绘制''B''，用黄色绘制中心
plt.hist(A,256,[0,256],color = ''r'')
plt.hist(B,256,[0,256],color = ''b'')
plt.hist(centers,32,[0,256],color = ''y'')
plt.show()

得到了以下结果：

2. 多特征数据

在前面的示例中，我们仅考虑了T恤问题的身高。在这里，我们将同时考虑身高和体重，即两个特征。 请记住，在以前的情况下，我们将数据制作为单个列向量。每个特征排列在一列中，而每一行对应于一个输入测试样本。 例如，在这种情况下，我们设置了一个大小为50x2的测试数据，即50人的身高和体重。第一列对应于全部50个人的身高，第二列对应于他们的体重。第一行包含两个元素，其中第一个是第一人称的身高，​​第二个是他的体重。类似地，剩余的行对应于其他人的身高和体重。查看下面的图片：

现在，我直接转到代码：

import numpy as np
import cv2 as cv
from matplotlib import pyplot as plt
X = np.random.randint(25,50,(25,2))
Y = np.random.randint(60,85,(25,2))
Z = np.vstack((X,Y))
# 将数据转换未 np.float32
Z = np.float32(Z)
# 定义停止标准，应用K均值
criteria = (cv.TERM_CRITERIA_EPS + cv.TERM_CRITERIA_MAX_ITER, 10, 1.0)
ret,label,center=cv.kmeans(Z,2,None,criteria,10,cv.KMEANS_RANDOM_CENTERS)
# 现在分离数据, Note the flatten()
A = Z[label.ravel()==0]
B = Z[label.ravel()==1]
# 绘制数据
plt.scatter(A[:,0],A[:,1])
plt.scatter(B[:,0],B[:,1],c = ''r'')
plt.scatter(center[:,0],center[:,1],s = 80,c = ''y'', marker = ''s'')
plt.xlabel(''Height''),plt.ylabel(''Weight'')
plt.show()

我们得到如下结果：

3.颜色量化

颜色量化是减少图像中颜色数量的过程。这样做的原因之一是减少内存。有时，某些设备可能会受到限制，因此只能产生有限数量的颜色。同样在那些情况下，执行颜色量化。在这里，我们使用k均值聚类进行颜色量化。

这里没有新内容要解释。有3个特征，例如R,G,B。因此，我们需要将图像重塑为Mx3大小的数组（M是图像中的像素数）。在聚类之后，我们将质心值（也是R,G,B）应用于所有像素，以使生成的图像具有指定数量的颜色。再一次，我们需要将其重塑为原始图像的形状。下面是代码：

import numpy as np
import cv2 as cv
img = cv.imread(''home.jpg'')
Z = img.reshape((-1,3))
# 将数据转化为np.float32
Z = np.float32(Z)
# 定义终止标准 聚类数并应用k均值
criteria = (cv.TERM_CRITERIA_EPS + cv.TERM_CRITERIA_MAX_ITER, 10, 1.0)
K = 8
ret,label,center=cv.kmeans(Z,K,None,criteria,10,cv.KMEANS_RANDOM_CENTERS)
# 现在将数据转化为uint8, 并绘制原图像
center = np.uint8(center)
res = center[label.flatten()]
res2 = res.reshape((img.shape))
cv.imshow(''res2'',res2)
cv.waitKey(0)
cv.destroyAllWindows()

我们可以看的K=8的结果

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opencv-python与c++ opencv中的一些区别和基础的知识

使用opencv-python一段时间了，因为之前没有大量接触过c++下的opencv，在网上看c++的一些程序想改成python遇到了不少坑，正好在这里总结一下。

• 1.opencv 中x,y，height, width,rows,cols 的关系(转自http://blog.csdn.net/ikerpeng/article/details/41846259）

　　　　opencv中图像的x,y 坐标以及 height, width,rows,cols 他们的关系经常混淆。

　　　　rows 其实就是行，一行一行也就是y 啦。height高度也就是y啦。

　　　　cols  也就是列，一列一列也就是x啦。width宽度也就是x啦。   

• 2.补充（以下均为原创）：

1. opencv python中的rows cols分别为img.shape[0](height)和img.shape[1](width)
2. opencv c++中的图像对象访问像素可使用.at ：cv::mat的成员函数： .at(int y， int x)，可以用来存取图像中对应坐标为（x，y）的元素坐标。但是在使用它时要注意，在编译期必须要已知图像的数据类型.但在opencv-python中访问像素可直接使用例如img[x][y] 的方法进行实现

　　原因：和opencv不同，目前opencv-python中的数组均为numpy array形式。

• 3.函数上的应用的不同处

　　在opencv-python中，有很多函数的应用方法都与opencv中不同，下面简单的分析一下最不同的地方

　　　1）python中使用cv2.方法名或变量名来调用方法/变量

　　　2）对于具有同样作用的函数的不同调用方法,例如

//c++
cvtColor(srcImg, binaryImg, COLOR_BGR2GRAY);

#python
binaryImg = cv2.cvtColor(srcImg,cv2.COLOR_BGR2GRAY)

　　　　当然对于每个具体的函数的具体用法，可以自行上网搜索

　　　3）python中对于变量的类型是不需要声明的，所以将c++中代码修改为python时需要注意很多（缩进虽然很便于查看，但是还是感觉写{}的感觉很爽233）

　　　4）python中函数参数可以为array形式，所以c++ opencv中的很多类型都是不存在的，切记使用cv2.类型名()去使用，例如

//c++
circle(srcImg, Point(x, y), 3, Scalar(255, 0, 255), 2, 8, 0);

#python
cv2.circle(srcImg, (x, y), 3, (255, 100, 255), 1, 8, 0)

　　　其他的小坑估计还很多，多Google吧。

关于如何使用Python在OpenCV中裁剪图像和python opencv裁剪图片的介绍现已完结，谢谢您的耐心阅读，如果想了解更多关于OpenCV Python：旋转图像而不裁剪边、opencv- python：如何从车牌图像裁剪白色区域？、OpenCV-Python OpenCV中的K-Means聚类 | 五十八、opencv-python与c++ opencv中的一些区别和基础的知识的相关知识，请在本站寻找。