Python numpy 数组 -- 闭合最小区域

Question

我有一个表示图像的二维布尔 numpy 数组，我调用 skimage.measure.label 来标记每个分段区域，给我一个 int [0,500] 的二维数组；该数组中的每个值代表该像素的区域标签。我现在想删除最小的区域。例如，如果我的输入数组的形状是 (n, n)，我希望所有 < m 像素的标记区域都包含在更大的周围区域中。例如，如果 n=10 和 m=5，我的输入可能是

0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1
0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1
0, 0, 7, 8, 0, 0, 0, 1, 1, 1
0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1
0, 0, 0, 0, 0, 2, 2, 2, 1, 1
4, 4, 4, 4, 2, 2, 2, 2, 1, 1
4, 6, 6, 4, 2, 2, 2, 3, 3, 3
4, 6, 6, 4, 5, 5, 5, 3, 3, 5
4, 4, 4, 4, 5, 5, 5, 5, 5, 5
4, 4, 4, 4, 5, 5, 5, 5, 5, 5

然后输出是，

0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1
0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1
0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1  # 7 and 8 are replaced by 0
0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1
0, 0, 0, 0, 0, 2, 2, 2, 1, 1
4, 4, 4, 4, 2, 2, 2, 2, 1, 1
4, 4, 4, 4, 2, 2, 2, 3, 3, 3  # 6 is gone, but 3 remains
4, 4, 4, 4, 5, 5, 5, 3, 3, 5
4, 4, 4, 4, 5, 5, 5, 5, 5, 5
4, 4, 4, 4, 5, 5, 5, 5, 5, 5

我研究了 skimage 形态学操作，包括 binary closing，但 none 似乎很适合我的用例。有什么建议吗？

Answer 1

您可以通过对每个标签对应的布尔区域执行二元膨胀来实现。通过这样做，您将找到每个区域的邻居数量。使用它，您可以根据需要替换值。

示例代码：

import numpy as np
import scipy.ndimage

m = 5

arr = [[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1],
       [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1],
       [0, 0, 7, 8, 0, 0, 0, 1, 1, 1],
       [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1],
       [0, 0, 0, 0, 0, 2, 2, 2, 1, 1],
       [4, 4, 4, 4, 2, 2, 2, 2, 1, 1],
       [4, 6, 6, 4, 2, 2, 2, 3, 3, 3],
       [4, 6, 6, 4, 5, 5, 5, 3, 3, 5],
       [4, 4, 4, 4, 5, 5, 5, 5, 5, 5],
       [4, 4, 4, 4, 5, 5, 5, 5, 5, 5]]
arr = np.array(arr)
nval = np.max(arr) + 1

# Compute number of occurances of each number
counts, _ = np.histogram(arr, bins=range(nval + 1))

# Compute the set of neighbours for each number via binary dilation
c = np.array([scipy.ndimage.morphology.binary_dilation(arr == i)
              for i in range(nval)])

# Loop over the set of arrays with bad count and update them to the most common
# neighbour
for i in filter(lambda i: counts[i] < m, range(nval)):
    arr[arr == i] = np.argmax(np.sum(c[:, arr == i], axis=1))

这给出了预期的结果：

>>> arr.tolist()
[[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1],
 [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1],
 [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1],
 [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1],
 [0, 0, 0, 0, 0, 2, 2, 2, 1, 1],
 [4, 4, 4, 4, 2, 2, 2, 2, 1, 1],
 [4, 4, 4, 4, 2, 2, 2, 3, 3, 3],
 [4, 4, 4, 4, 5, 5, 5, 3, 3, 5],
 [4, 4, 4, 4, 5, 5, 5, 5, 5, 5],
 [4, 4, 4, 4, 5, 5, 5, 5, 5, 5]]

Python numpy 数组 -- 闭合最小区域

Python numpy array -- close smallest regions

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