Python Scipy标签侵蚀

如何在numpy阵列中的标记区域周围保留一个像素环

在一个简单的例子中，我会减去侵蚀。当标签接触时，这种方法不起作用。如何从

A

获取

B

A = array([[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
           [0, 0, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 0, 0, 0],
           [0, 0, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 0, 0, 0],
           [0, 0, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 0, 0, 0],
           [0, 0, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 0, 0, 0],
           [0, 0, 2, 2, 2, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0],
           [0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0],
           [0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0],
           [0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0],
           [0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0],
           [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
           [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]])

B = array([[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
           [0, 0, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 0, 0, 0],
           [0, 0, 2, 0, 0, 0, 0, 0, 2, 0, 0, 0],
           [0, 0, 2, 0, 0, 0, 0, 0, 2, 0, 0, 0],
           [0, 0, 2, 0, 0, 2, 2, 2, 2, 0, 0, 0],
           [0, 0, 2, 2, 2, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0],
           [0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0],
           [0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0],
           [0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0],
           [0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0],
           [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
           [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]])

---

我使用的是带有多个标签的大型阵列，因此每个标签上的单独腐蚀不是一个选项。

新答案

---

事实上，我只是想到了一个更好的方法：

B = A * (np.abs(scipy.ndimage.laplace(A)) > 0)

作为一个完整的例子：

import numpy as np
import scipy.ndimage

A = np.array([[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
              [0, 0, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 0, 0, 0],
              [0, 0, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 0, 0, 0],
              [0, 0, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 0, 0, 0],
              [0, 0, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 0, 0, 0],
              [0, 0, 2, 2, 2, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0],
              [0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0],
              [0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0],
              [0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0],
              [0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0],
              [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
              [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]])

B = A * (np.abs(scipy.ndimage.laplace(A)) > 0)

我认为这应该适用于所有情况（对于像

A

这样的“标记”数组，无论如何…）

如果您担心性能，可以将其分成几部分以减少内存开销：

B = scipy.ndimage.laplace(A)
B = np.abs(B, B) # Preform abs in-place
B /= B  # This will produce a divide by zero warning that you can safely ignore
B *= A  

这个版本要详细得多，但应该使用更少的内存

旧答案

使用通常的scipy.ndimage函数，我想不出一种一步完成的好方法。（我觉得tophat过滤器可以满足您的要求，但我不太明白。）

但是，正如您所提到的，进行几个单独的腐蚀是一种选择

如果您使用

find_objects

提取每个标签的子区域，然后仅对子区域进行腐蚀，那么即使在非常大的阵列上，您也应该获得合理的性能

例如：

import numpy as np
import scipy.ndimage

A = np.array([[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
              [0, 0, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 0, 0, 0],
              [0, 0, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 0, 0, 0],
              [0, 0, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 0, 0, 0],
              [0, 0, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 0, 0, 0],
              [0, 0, 2, 2, 2, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0],
              [0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0],
              [0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0],
              [0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0],
              [0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0],
              [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
              [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]])

regions = scipy.ndimage.find_objects(A)

mask = np.zeros_like(A).astype(np.bool)

for val, region in enumerate(regions, start=1):
    if region is not None:
        subregion = A[region]
        mask[region] = scipy.ndimage.binary_erosion(subregion == val)

B = A.copy()
B[mask] = 0

这将产生：

array([[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
       [0, 0, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 0, 0, 0],
       [0, 0, 2, 0, 0, 0, 0, 0, 2, 0, 0, 0],
       [0, 0, 2, 0, 0, 0, 0, 0, 2, 0, 0, 0],
       [0, 0, 2, 0, 0, 2, 2, 2, 2, 0, 0, 0],
       [0, 0, 2, 2, 2, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0],
       [0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0],
       [0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0],
       [0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0],
       [0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0],
       [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
       [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]])

---

对于大型阵列来说，性能应该是合理的，但这在很大程度上取决于不同标记对象所跨越的区域有多大以及您拥有的标记对象的数量

标签数组是稀疏的，因此应该可以正常工作。我今天早上在上班的路上也有同样的想法…事实上，我只是想到了一个更好的方法。（虽然原始答案在某些情况下可能更快…）请参阅编辑。