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这一课题,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\us5’,自然图像的文件路径是‘D:\zzz\na4’,两种图像都有84张,图像的名称都是1到84的顺序数,两种图像的形状大小相同,需要对比两种图像的特征必须有颜色,纹理,形态学特征,差异性分析方法也需要多种,包括完整详细代码
时间: 2023-11-16 11:05:32 浏览: 144
这是一个比较复杂的课题,需要综合运用概率分布、图像处理、机器学习等知识。下面是一个基本的实现思路和代码示例供参考:
1. 导入必要的库
```python
import cv2
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from skimage.feature import greycomatrix, greycoprops
from sklearn.decomposition import PCA
from sklearn.manifold import TSNE
from sklearn.cluster import KMeans
```
2. 定义图像处理函数
```python
def preprocess(img):
# 转为灰度图
gray = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
# 直方图均衡化
eq = cv2.equalizeHist(gray)
# 归一化
norm = cv2.normalize(eq, None, alpha=0, beta=255, norm_type=cv2.NORM_MINMAX)
return norm
def extract_color_feature(img):
# 将图像转为HSV色彩空间
hsv = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2HSV)
# 提取颜色直方图特征
hist = cv2.calcHist([hsv], [0, 1], None, [180, 256], [0, 180, 0, 256])
cv2.normalize(hist, hist, alpha=0, beta=1, norm_type=cv2.NORM_MINMAX)
return hist.flatten()
def extract_texture_feature(img):
# 将图像转为灰度图
gray = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
# 提取灰度共生矩阵(GLCM)
glcm = greycomatrix(gray, [5], [0], levels=256, symmetric=True, normed=True)
# 计算灰度共生矩阵的统计特征
contrast = greycoprops(glcm, 'contrast')[0, 0]
dissimilarity = greycoprops(glcm, 'dissimilarity')[0, 0]
homogeneity = greycoprops(glcm, 'homogeneity')[0, 0]
energy = greycoprops(glcm, 'energy')[0, 0]
correlation = greycoprops(glcm, 'correlation')[0, 0]
asm = greycoprops(glcm, 'ASM')[0, 0]
return np.array([contrast, dissimilarity, homogeneity, energy, correlation, asm])
def extract_morphology_feature(img):
# 将图像转为灰度图
gray = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
# 进行形态学处理
kernel = cv2.getStructuringElement(cv2.MORPH_RECT, (5, 5))
erode = cv2.erode(gray, kernel)
dilate = cv2.dilate(gray, kernel)
open_ = cv2.morphologyEx(gray, cv2.MORPH_OPEN, kernel)
close_ = cv2.morphologyEx(gray, cv2.MORPH_CLOSE, kernel)
# 计算形态学特征
erode_area = np.sum(erode == 255)
dilate_area = np.sum(dilate == 255)
open_area = np.sum(open_ == 255)
close_area = np.sum(close_ == 255)
return np.array([erode_area, dilate_area, open_area, close_area])
```
3. 加载图像数据并提取特征
```python
us_path = 'D:/zzz/us5/'
na_path = 'D:/zzz/na4/'
# 加载超声图像数据并提取特征
us_data = []
for i in range(1, 85):
img = cv2.imread(us_path + str(i) + '.jpg')
img = cv2.resize(img, (256, 256))
img = preprocess(img)
color_feat = extract_color_feature(img)
texture_feat = extract_texture_feature(img)
morphology_feat = extract_morphology_feature(img)
feat = np.concatenate((color_feat, texture_feat, morphology_feat))
us_data.append(feat)
us_data = np.array(us_data)
# 加载自然图像数据并提取特征
na_data = []
for i in range(1, 85):
img = cv2.imread(na_path + str(i) + '.jpg')
img = cv2.resize(img, (256, 256))
img = preprocess(img)
color_feat = extract_color_feature(img)
texture_feat = extract_texture_feature(img)
morphology_feat = extract_morphology_feature(img)
feat = np.concatenate((color_feat, texture_feat, morphology_feat))
na_data.append(feat)
na_data = np.array(na_data)
```
4. 可视化特征空间
```python
# 使用PCA进行降维
pca = PCA(n_components=2)
us_pca = pca.fit_transform(us_data)
na_pca = pca.fit_transform(na_data)
# 使用t-SNE进行非线性降维
tsne = TSNE(n_components=2, perplexity=30, learning_rate=200)
us_tsne = tsne.fit_transform(us_data)
na_tsne = tsne.fit_transform(na_data)
# 可视化特征空间
plt.figure(figsize=(12, 6))
plt.subplot(121)
plt.scatter(us_pca[:, 0], us_pca[:, 1], c='r', label='US')
plt.scatter(na_pca[:, 0], na_pca[:, 1], c='b', label='NA')
plt.title('PCA')
plt.legend()
plt.subplot(122)
plt.scatter(us_tsne[:, 0], us_tsne[:, 1], c='r', label='US')
plt.scatter(na_tsne[:, 0], na_tsne[:, 1], c='b', label='NA')
plt.title('t-SNE')
plt.legend()
plt.show()
```
5. 使用KMeans进行聚类分析
```python
# 将数据合并,并使用KMeans进行聚类分析
data = np.concatenate((us_data, na_data))
kmeans = KMeans(n_clusters=2, random_state=0).fit(data)
labels = kmeans.labels_
# 可视化聚类结果
plt.figure(figsize=(12, 6))
plt.subplot(121)
plt.scatter(us_tsne[:, 0], us_tsne[:, 1], c=labels[:84], cmap='coolwarm')
plt.title('US')
plt.subplot(122)
plt.scatter(na_tsne[:, 0], na_tsne[:, 1], c=labels[84:], cmap='coolwarm')
plt.title('NA')
plt.show()
```
以上是一个基本的实现示例,可以根据需要进行修改和扩展。需要注意的是,由于数据量比较小,可能无法得到很好的分类效果,需要进一步优化和改进。
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