用python实现基于概率分布的超声图像与自然图像性质差异分析,不用greycomatrix和greycoprops,使用opencv,两种图像的文件类型都是jpg,超声图像的文件路径是‘D:\zzz\us2’,自然图像的文件路径是‘D:\zzz\na2’,两种图像都有84张,图片形状都不同,图像名称是随机的,需要将图像归一化,需要对比两种图像的特征必须有颜色,纹理,形状,差异性分析方法也需要多种,包括完整详细代码

时间: 2023-09-22 09:06:35 浏览: 39
好的,我可以帮您实现这个问题。首先,我们需要导入必要的库:cv2(OpenCV),numpy,os和matplotlib。代码如下: ```python import cv2 import numpy as np import os import matplotlib.pyplot as plt ``` 接下来,我们需要定义一些函数来计算图像的颜色、纹理和形状特征。 对于颜色特征,我们可以使用图像的平均颜色值和标准差来表示。代码如下: ```python def get_color_features(image): # calculate mean and standard deviation of each channel mean, std = cv2.meanStdDev(image) mean = mean.flatten() std = std.flatten() # concatenate mean and standard deviation into a single feature vector return np.concatenate([mean, std]) ``` 对于纹理特征,我们可以使用灰度共生矩阵(GLCM)来表示。但是,由于您不希望使用greycomatrix和greycoprops函数,我们可以手动计算GLCM并使用统计量来表示纹理特征。具体来说,我们将计算每个方向的GLCM,然后计算每个GLCM的能量、熵、对比度和相关性。这些统计量将被用作纹理特征。代码如下: ```python def get_texture_features(image): # convert image to grayscale gray = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2GRAY) # calculate GLCM for each direction glcms = [cv2.calcGLCM(gray, d, 3, 0) for d in [0, np.pi/4, np.pi/2, 3*np.pi/4]] # calculate energy, entropy, contrast and correlation for each GLCM features = [] for glcm in glcms: energy = np.sum(glcm**2) entropy = -np.sum(glcm*np.log2(glcm+1e-10)) contrast = np.sum((np.arange(3)**2).reshape((1, 3, 1, 3)) * glcm[:, :, np.newaxis, np.newaxis]) mu_x = np.sum(glcm * np.arange(3)[:, np.newaxis, np.newaxis], axis=(0, 1)) mu_y = np.sum(glcm * np.arange(3)[np.newaxis, :, np.newaxis], axis=(0, 1)) sigma_x = np.sqrt(np.sum(glcm * (np.arange(3)[:, np.newaxis, np.newaxis] - mu_x)**2, axis=(0, 1))) sigma_y = np.sqrt(np.sum(glcm * (np.arange(3)[np.newaxis, :, np.newaxis] - mu_y)**2, axis=(0, 1))) correlation = np.sum(glcm * (np.arange(3)[:, np.newaxis, np.newaxis] - mu_x) * (np.arange(3)[np.newaxis, :, np.newaxis] - mu_y), axis=(0, 1)) / (sigma_x * sigma_y) features.extend([energy, entropy, contrast, correlation]) return np.array(features) ``` 对于形状特征,我们可以使用图像的轮廓来表示。具体来说,我们将计算图像的轮廓,然后计算轮廓面积、周长和形状因子。这些统计量将被用作形状特征。代码如下: ```python def get_shape_features(image): # convert image to grayscale gray = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2GRAY) # threshold image to get binary mask ret, thresh = cv2.threshold(gray, 0, 255, cv2.THRESH_BINARY+cv2.THRESH_OTSU) # find contours in binary mask contours, hierarchy = cv2.findContours(thresh, cv2.RETR_EXTERNAL, cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE) # calculate area, perimeter and shape factor for each contour features = [] for cnt in contours: area = cv2.contourArea(cnt) perimeter = cv2.arcLength(cnt, True) if perimeter == 0: shape_factor = 0 else: shape_factor = 4*np.pi*area/perimeter**2 features.extend([area, perimeter, shape_factor]) return np.array(features) ``` 最后,我们可以使用这些函数来计算两种图像的特征,并对比它们的差异。 具体来说,我们将遍历两个文件夹中的所有图像,对于每个图像,我们将计算其颜色、纹理和形状特征。然后,我们将使用t-SNE算法将每个图像的特征向量转换为二维空间中的点,并使用不同的颜色和标记表示两种图像。最后,我们将显示可视化结果并保存到文件中。代码如下: ```python # define paths to image folders us_path = 'D:/zzz/us2' na_path = 'D:/zzz/na2' # define lists to store features and labels features = [] labels = [] # loop over ultrasound images for file in os.listdir(us_path): if file.endswith('.jpg'): # read image and resize to (256, 256) image = cv2.imread(os.path.join(us_path, file)) image = cv2.resize(image, (256, 256)) # normalize image image = cv2.normalize(image, None, 0, 255, cv2.NORM_MINMAX) # calculate color, texture and shape features color_features = get_color_features(image) texture_features = get_texture_features(image) shape_features = get_shape_features(image) # concatenate features into a single feature vector features.append(np.concatenate([color_features, texture_features, shape_features])) # add label for ultrasound image labels.append(0) # loop over natural images for file in os.listdir(na_path): if file.endswith('.jpg'): # read image and resize to (256, 256) image = cv2.imread(os.path.join(na_path, file)) image = cv2.resize(image, (256, 256)) # normalize image image = cv2.normalize(image, None, 0, 255, cv2.NORM_MINMAX) # calculate color, texture and shape features color_features = get_color_features(image) texture_features = get_texture_features(image) shape_features = get_shape_features(image) # concatenate features into a single feature vector features.append(np.concatenate([color_features, texture_features, shape_features])) # add label for natural image labels.append(1) # convert features and labels to numpy arrays features = np.array(features) labels = np.array(labels) # apply t-SNE to features to get 2D embedding from sklearn.manifold import TSNE tsne = TSNE(n_components=2, perplexity=30, n_iter=1000, random_state=42) embedding = tsne.fit_transform(features) # plot embedding with different colors and markers for ultrasound and natural images plt.scatter(embedding[labels==0, 0], embedding[labels==0, 1], c='r', marker='o', label='Ultrasound') plt.scatter(embedding[labels==1, 0], embedding[labels==1, 1], c='b', marker='s', label='Natural') plt.legend() plt.show() # save embedding plot to file plt.savefig('embedding.png') ``` 请注意,这个代码可能需要一些时间才能运行完毕,因为它需要计算每个图像的特征向量,并使用t-SNE算法进行降维。但是,一旦运行完毕,您将获得一个可视化结果,其中每个点表示一个图像,并且点的颜色和标记表示该图像是超声图像还是自然图像。通过观察可视化结果,您可以比较两种图像在颜色、纹理和形状方面的差异,并确定哪些特征对于区分两种图像最有用。

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