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 20:05:32 浏览: 30
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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