【Basic】Image Segmentation in MATLAB: Using K-means Clustering for Image Segmentation

发布时间: 2024-09-15 02:32:53 阅读量: 11 订阅数: 39
## 2.1 K-Means Clustering Algorithm Principle The K-means clustering algorithm is an unsupervised machine learning technique that partitions data points into K clusters. The principle of the algorithm is as follows: ***Initialization:** Randomly select K data points as the initial cluster centers. ***Assignment:** Assign each data point to the cluster center closest to it. ***Update:** Calculate the average of all data points in each cluster and use it as the new cluster center. ***Repeat:** Repeat the assignment and update steps until the cluster centers no longer change or a predefined number of iterations is reached. Ultimately, the algorithm divides the data points into K clusters, with each cluster consisting of data points closest to its center. ## 2. K-Means Clustering Algorithm ### 2.1 K-Means Clustering Algorithm Principle The K-means clustering algorithm is an unsupervised learning technique used to partition data points into K clusters. The goal is to find a set of cluster centers such that the sum of distances from each data point to its nearest cluster center is minimized. **Algorithm Principle:** 1. **Initialization:** Randomly select K data points as the initial cluster centers. 2. **Assignment:** Assign each data point to the nearest cluster center. 3. **Update:** Recalculate the center of each cluster as the average of all data points within it. 4. **Repeat:** Repeat steps 2 and 3 until the cluster centers no longer change or the maximum number of iterations is reached. ### 2.2 K-Means Clustering Algorithm Steps **Steps:** 1. **Determine the K value:** Decide the number of clusters to divide into. 2. **Initialize cluster centers:** Randomly select K data points as the initial cluster centers. 3. **Calculate distances:** Compute the distance from each data point to each cluster center. 4. **Assign clusters:** Assign each data point to the nearest cluster center. 5. **Update cluster centers:** Recalculate the center of each cluster as the average of all its data points. 6. **Repeat:** Repeat steps 3-5 until the cluster centers no longer change or the maximum number of iterations is reached. **Code Block:** ```python import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt # Data points data = np.array([[1, 2], [3, 4], [5, 6], [7, 8], [9, 10]]) # K value K = 2 # Initialize cluster centers centroids = np.array([[1, 2], [9, 10]]) # Distance calculation function def distance(x, y): return np.linalg.norm(x - y) # Cluster assignment function def assign_cluster(data, centroids): clusters = np.zeros(len(data)) for i in range(len(data)): distances = [distance(data[i], centroid) for centroid in centroids] clusters[i] = np.argmin(distances) return clusters # Cluster center update function def update_centroids(data, clusters, K): new_centroids = np.zeros((K, 2)) for i in range(K): cluster_data = data[clusters == i] new_centroids[i] = np.mean(cluster_data, axis=0) return new_centroids # Maximum iterations max_iterations = 10 # Iterate for i in range(max_iterations): clusters = assign_cluster(data, centroids) centroids = update_centroids(data, clusters, K) # Visualization plt.scatter(data[:, 0], data[:, 1], c=clusters) plt.scatter(centroids[:, 0], centroids[:, 1], c='r', marker='x') plt.show() ``` **Code Logic Analysis:** ***Initialization:** Randomly initialize K cluster centers. ***Distance calculation:** Calculate the Euclidean distance from each data point to each cluster center. ***Cluster assignment:** Assign each data point to the
corwn 最低0.47元/天 解锁专栏
送3个月
profit 百万级 高质量VIP文章无限畅学
profit 千万级 优质资源任意下载
profit C知道 免费提问 ( 生成式Al产品 )

相关推荐

SW_孙维

开发技术专家
知名科技公司工程师,开发技术领域拥有丰富的工作经验和专业知识。曾负责设计和开发多个复杂的软件系统,涉及到大规模数据处理、分布式系统和高性能计算等方面。

专栏目录

最低0.47元/天 解锁专栏
送3个月
百万级 高质量VIP文章无限畅学
千万级 优质资源任意下载
C知道 免费提问 ( 生成式Al产品 )

最新推荐

【递归与迭代决策指南】:如何在Python中选择正确的循环类型

# 1. 递归与迭代概念解析 ## 1.1 基本定义与区别 递归和迭代是算法设计中常见的两种方法,用于解决可以分解为更小、更相似问题的计算任务。**递归**是一种自引用的方法,通过函数调用自身来解决问题,它将问题简化为规模更小的子问题。而**迭代**则是通过重复应用一系列操作来达到解决问题的目的,通常使用循环结构实现。 ## 1.2 应用场景 递归算法在需要进行多级逻辑处理时特别有用,例如树的遍历和分治算法。迭代则在数据集合的处理中更为常见,如排序算法和简单的计数任务。理解这两种方法的区别对于选择最合适的算法至关重要,尤其是在关注性能和资源消耗时。 ## 1.3 逻辑结构对比 递归

【Python字典的并发控制】:确保数据一致性的锁机制,专家级别的并发解决方案

![【Python字典的并发控制】:确保数据一致性的锁机制,专家级别的并发解决方案](https://media.geeksforgeeks.org/wp-content/uploads/20211109175603/PythonDatabaseTutorial.png) # 1. Python字典并发控制基础 在本章节中,我们将探索Python字典并发控制的基础知识,这是在多线程环境中处理共享数据时必须掌握的重要概念。我们将从了解为什么需要并发控制开始,然后逐步深入到Python字典操作的线程安全问题,最后介绍一些基本的并发控制机制。 ## 1.1 并发控制的重要性 在多线程程序设计中

索引与数据结构选择:如何根据需求选择最佳的Python数据结构

![索引与数据结构选择:如何根据需求选择最佳的Python数据结构](https://blog.finxter.com/wp-content/uploads/2021/02/set-1-1024x576.jpg) # 1. Python数据结构概述 Python是一种广泛使用的高级编程语言,以其简洁的语法和强大的数据处理能力著称。在进行数据处理、算法设计和软件开发之前,了解Python的核心数据结构是非常必要的。本章将对Python中的数据结构进行一个概览式的介绍,包括基本数据类型、集合类型以及一些高级数据结构。读者通过本章的学习,能够掌握Python数据结构的基本概念,并为进一步深入学习奠

【Python项目管理工具大全】:使用Pipenv和Poetry优化依赖管理

![【Python项目管理工具大全】:使用Pipenv和Poetry优化依赖管理](https://codedamn-blog.s3.amazonaws.com/wp-content/uploads/2021/03/24141224/pipenv-1-Kphlae.png) # 1. Python依赖管理的挑战与需求 Python作为一门广泛使用的编程语言,其包管理的便捷性一直是吸引开发者的亮点之一。然而,在依赖管理方面,开发者们面临着各种挑战:从包版本冲突到环境配置复杂性,再到生产环境的精确复现问题。随着项目的增长,这些挑战更是凸显。为了解决这些问题,需求便应运而生——需要一种能够解决版本

Python装饰模式实现:类设计中的可插拔功能扩展指南

![python class](https://i.stechies.com/1123x517/userfiles/images/Python-Classes-Instances.png) # 1. Python装饰模式概述 装饰模式(Decorator Pattern)是一种结构型设计模式,它允许动态地添加或修改对象的行为。在Python中,由于其灵活性和动态语言特性,装饰模式得到了广泛的应用。装饰模式通过使用“装饰者”(Decorator)来包裹真实的对象,以此来为原始对象添加新的功能或改变其行为,而不需要修改原始对象的代码。本章将简要介绍Python中装饰模式的概念及其重要性,为理解后

Python函数性能优化:时间与空间复杂度权衡,专家级代码调优

![Python函数性能优化:时间与空间复杂度权衡,专家级代码调优](https://files.realpython.com/media/memory_management_3.52bffbf302d3.png) # 1. Python函数性能优化概述 Python是一种解释型的高级编程语言,以其简洁的语法和强大的标准库而闻名。然而,随着应用场景的复杂度增加,性能优化成为了软件开发中的一个重要环节。函数是Python程序的基本执行单元,因此,函数性能优化是提高整体代码运行效率的关键。 ## 1.1 为什么要优化Python函数 在大多数情况下,Python的直观和易用性足以满足日常开发

Python索引的局限性:当索引不再提高效率时的应对策略

![Python索引的局限性:当索引不再提高效率时的应对策略](https://ask.qcloudimg.com/http-save/yehe-3222768/zgncr7d2m8.jpeg?imageView2/2/w/1200) # 1. Python索引的基础知识 在编程世界中,索引是一个至关重要的概念,特别是在处理数组、列表或任何可索引数据结构时。Python中的索引也不例外,它允许我们访问序列中的单个元素、切片、子序列以及其他数据项。理解索引的基础知识,对于编写高效的Python代码至关重要。 ## 理解索引的概念 Python中的索引从0开始计数。这意味着列表中的第一个元素

Python列表与数据库:列表在数据库操作中的10大应用场景

![Python列表与数据库:列表在数据库操作中的10大应用场景](https://media.geeksforgeeks.org/wp-content/uploads/20211109175603/PythonDatabaseTutorial.png) # 1. Python列表与数据库的交互基础 在当今的数据驱动的应用程序开发中,Python语言凭借其简洁性和强大的库支持,成为处理数据的首选工具之一。数据库作为数据存储的核心,其与Python列表的交互是构建高效数据处理流程的关键。本章我们将从基础开始,深入探讨Python列表与数据库如何协同工作,以及它们交互的基本原理。 ## 1.1

Python list remove与列表推导式的内存管理:避免内存泄漏的有效策略

![Python list remove与列表推导式的内存管理:避免内存泄漏的有效策略](https://www.tutorialgateway.org/wp-content/uploads/Python-List-Remove-Function-4.png) # 1. Python列表基础与内存管理概述 Python作为一门高级编程语言,在内存管理方面提供了众多便捷特性,尤其在处理列表数据结构时,它允许我们以极其简洁的方式进行内存分配与操作。列表是Python中一种基础的数据类型,它是一个可变的、有序的元素集。Python使用动态内存分配来管理列表,这意味着列表的大小可以在运行时根据需要进

【Python列表搜索实战】:专家带你深度剖析性能调优!

![【Python列表搜索实战】:专家带你深度剖析性能调优!](https://blog.finxter.com/wp-content/uploads/2023/08/enumerate-1-scaled-1-1.jpg) # 1. 列表搜索基础和应用场景 在信息处理和数据分析领域,列表搜索是一项基础且关键的技能。不论是处理小型数据集合还是进行大规模数据挖掘,掌握列表搜索都能极大地提高工作效率和数据处理速度。本章将首先介绍列表搜索的基本概念和应用场景,为读者构建一个宏观的认识框架。随后,在接下来的章节中,我们将深入探讨列表搜索的理论基础,并对比分析不同搜索算法的特性,如线性搜索与二分搜索。此

专栏目录

最低0.47元/天 解锁专栏
送3个月
百万级 高质量VIP文章无限畅学
千万级 优质资源任意下载
C知道 免费提问 ( 生成式Al产品 )