二分-k均值聚类算法进行图像分割并输出轮廓系数的完整代码

时间: 2023-08-11 22:16:05 浏览: 50
以下是使用Python实现二分-k均值聚类算法进行图像分割并输出轮廓系数的完整代码: ``` python import numpy as np from PIL import Image from sklearn.metrics import silhouette_score def load_image(filename): img = Image.open(filename) return np.array(img) def save_image(filename, data): img = Image.fromarray(np.uint8(data)) img.save(filename) def kmeans(data, k, max_iter=100): centers = np.random.randint(256, size=(k,)) for i in range(max_iter): clusters = [[] for _ in range(k)] for x in data: distances = np.abs(centers - x) idx = np.argmin(distances) clusters[idx].append(x) new_centers = [np.mean(cluster) for cluster in clusters] if np.allclose(new_centers, centers): break centers = new_centers return centers, clusters def bisecting_kmeans(data, k, max_iter=100): clusters = [data] while len(clusters) < k: max_silhouette = -1 for i, cluster in enumerate(clusters): centers, subclusters = kmeans(cluster, 2, max_iter) silhouettes = np.zeros(len(subclusters)) for j, subcluster in enumerate(subclusters): if len(subcluster) > 1: silhouette = silhouette_score(subcluster, np.zeros_like(subcluster)) silhouettes[j] = silhouette silhouette = np.mean(silhouettes) if silhouette > max_silhouette: max_silhouette = silhouette max_idx = i max_centers = centers max_subclusters = subclusters clusters.pop(max_idx) clusters.extend(max_subclusters) return clusters if __name__ == '__main__': img = load_image('input.jpg') data = img.reshape(-1, 3) clusters = bisecting_kmeans(data, 4) for i, cluster in enumerate(clusters): centers, _ = kmeans(cluster, 1) distances = np.abs(cluster - centers[0]) mask = np.argmin(distances, axis=1) == 0 data[mask] = centers[0] img = data.reshape(img.shape) save_image('output.jpg', img) silhouettes = np.zeros(len(clusters)) for i, cluster in enumerate(clusters): if len(cluster) > 1: silhouette = silhouette_score(cluster, np.zeros_like(cluster)) silhouettes[i] = silhouette print('Silhouette coefficients:', silhouettes) ``` 这个代码基于之前的二分-k均值聚类算法实现了轮廓系数的计算。首先,使用 bisecting_kmeans 函数将数据分成四个簇。然后,使用 kmeans 函数将每个簇压缩为一个点,并使用该点将簇中所有像素点赋值为该点的颜色。接下来,将数据数组转换回图像并保存输出图像。最后,使用 silhouette_score 函数计算每个簇的轮廓系数,并输出到控制台。 注意,这里使用了 scikit-learn 库中的 silhouette_score 函数来计算轮廓系数,如果没有安装该库,需要先安装。此外,轮廓系数的计算需要注意簇中至少有两个样本。

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