k-means处理图片
问题描述:把给定图片,用图片中最主要的三种颜色来表示该图片
k-means思想:
1、选择k个点作为初始中心
2、将每个点指派到最近的中心,形成k个簇cluster
3、重新计算每个簇的中心
4、如果簇中心发生明显变化或未达到最大迭代次数,则回到step2
问题:初始点不对的时候,容易收敛到局部最优值
解决办法:
1、选择k个点作为初始中心——canopy,模拟退火,贝叶斯准则
2、将每个点指派到最近的中心,形成k个簇cluster
3、重新计算每个簇的中心
4、如果簇中心发生了明显的变化或未达到最大迭代次数,则回到step2
例子:给你一幅图像,找出其中最主要的三种颜色,并将图片用三种最主要的颜色表示出来
# -*- coding: utf-8 -*-
# https://github.com/ZeevG/python-dominant-image-colour
# commented by heibanke from PIL import Image
import random
import numpy class Cluster(object):
"""
pixels: 主要颜色所依据的像素点
centroid: 主要颜色的RGB值
"""
def __init__(self):
self.pixels = []
self.centroid = None
#cluster有两个属性,centroid表示聚类中心,pixels表示依附于该聚类中心的那些像素点
#每个聚类中心都是一个单独的Cluster对象
def addPoint(self, pixel):
self.pixels.append(pixel) def setNewCentroid(self):
"""
通过pixels均值重新计算主要颜色
"""
R = [colour[0] for colour in self.pixels]
G = [colour[1] for colour in self.pixels]
B = [colour[2] for colour in self.pixels] R = sum(R) / len(R)
G = sum(G) / len(G)
B = sum(B) / len(B) self.centroid = (R, G, B)
self.pixels = [] return self.centroid class Kmeans(object): def __init__(self, k=3, max_iterations=5, min_distance=5.0, size=400):
"""
k: 主要颜色的分类个数
max_iterations: 最大迭代次数
min_distance: 当新的颜色和老颜色的距离小于该最小距离时,提前终止迭代
size: 用于计算的图像大小
"""
self.k = k
self.max_iterations = max_iterations
self.min_distance = min_distance
self.size = (size, size) def run(self, image):
self.image = image
#生成缩略图,节省运算量
self.image.thumbnail(self.size)
self.pixels = numpy.array(image.getdata(), dtype=numpy.uint8)
self.clusters = [None]*self.k
self.oldClusters = None
#在图像中随机选择k个像素作为初始主要颜色
randomPixels = random.sample(self.pixels, self.k) for idx in range(self.k):
self.clusters[idx] = Cluster()#生成idx个Cluster的对象
self.clusters[idx].centroid = randomPixels[idx]#每个centroid是随机采样得到的 iterations = 0 #开始迭代
while self.shouldExit(iterations) is False:
self.oldClusters= [cluster.centroid for cluster in self.clusters]
print iterations #对pixel和self.clusters中的主要颜色分别计算距离,将pixel加入到离它最近的主要颜色所在的cluster中
for pixel in self.pixels:
self.assignClusters(pixel)
#对每个cluster中的pixels,重新计算新的主要颜色
for cluster in self.clusters:
cluster.setNewCentroid() iterations += 1 return [cluster.centroid for cluster in self.clusters] def assignClusters(self, pixel):
shortest = float('Inf')
for cluster in self.clusters:
distance = self.calcDistance(cluster.centroid, pixel)
if distance < shortest:
shortest = distance
nearest = cluster#nearest实际上是cluster的引用,不是复制
nearest.addPoint(pixel) def calcDistance(self, a, b):
result = numpy.sqrt(sum((a - b) ** 2))
return result def shouldExit(self, iterations): if self.oldClusters is None:
return False
#计算新的中心和老的中心之间的距离
for idx in range(self.k):
dist = self.calcDistance(
numpy.array(self.clusters[idx].centroid),
numpy.array(self.oldClusters[idx])
)
if dist < self.min_distance:
return True if iterations <= self.max_iterations:
return False return True # The remaining methods are used for debugging
def showImage(self):
"""
显示原始图像
"""
self.image.show() def showCentroidColours(self):
"""
显示主要颜色
"""
for cluster in self.clusters:
image = Image.new("RGB", (200, 200), cluster.centroid)
image.show() def showClustering(self):
"""
将原始图像的像素完全替换为主要颜色后的效果
"""
localPixels = [None] * len(self.image.getdata()) #enumerate用于既需要遍历元素下边也需要得到元素值的情况,用for循环比较麻烦
for idx, pixel in enumerate(self.pixels):
shortest = float('Inf') #正无穷
for cluster in self.clusters:
distance = self.calcDistance(
cluster.centroid,
pixel
)
if distance < shortest:
shortest = distance
nearest = cluster localPixels[idx] = nearest.centroid w, h = self.image.size
localPixels = numpy.asarray(localPixels)\
.astype('uint8')\
.reshape((h, w, 3)) colourMap = Image.fromarray(localPixels)
return colourMap if __name__=="__main__":
from PIL import Image
import os k_image=Kmeans(k=3) #默认参数
path = './pics/'
fp = open('file_color.txt','w')
for filename in os.listdir(path):
print path+filename
try:
color = k_image.run(Image.open(path+filename))
# w_image = k_image.showClustering()
w_image = k_image.showCentroidColours()
w_image.save(path+'mean_'+filename,'jpeg')
fp.write('The color of '+filename+' is '+str(color)+'\n')
except:
print "This file format is not support"
fp.close()
处理前的图片:

处理后的图片:

参考:http://blog.zeevgilovitz.com/detecting-dominant-colours-in-python/
k-means处理图片的更多相关文章
- KNN 与 K - Means 算法比较
KNN K-Means 1.分类算法 聚类算法 2.监督学习 非监督学习 3.数据类型:喂给它的数据集是带label的数据,已经是完全正确的数据 喂给它的数据集是无label的数据,是杂乱无章的,经过 ...
- 软件——机器学习与Python,聚类,K——means
K-means是一种聚类算法: 这里运用k-means进行31个城市的分类 城市的数据保存在city.txt文件中,内容如下: BJ,2959.19,730.79,749.41,513.34,467. ...
- 快速查找无序数组中的第K大数?
1.题目分析: 查找无序数组中的第K大数,直观感觉便是先排好序再找到下标为K-1的元素,时间复杂度O(NlgN).在此,我们想探索是否存在时间复杂度 < O(NlgN),而且近似等于O(N)的高 ...
- 网络费用流-最小k路径覆盖
多校联赛第一场(hdu4862) Jump Time Limit: 2000/1000 MS (Java/Others) Memory Limit: 32768/32768 K (Java/Ot ...
- numpy.ones_like(a, dtype=None, order='K', subok=True)返回和原矩阵一样形状的1矩阵
Return an array of ones with the same shape and type as a given array. Parameters: a : array_like Th ...
- 当我们在谈论kmeans(2)
本稿为初稿,后续可能还会修改:如果转载,请务必保留源地址,非常感谢! 博客园:http://www.cnblogs.com/data-miner/ 其他:建设中- 当我们在谈论kmeans(2 ...
- scikit-learn包的学习资料
http://scikit-learn.org/stable/modules/clustering.html#k-means http://my.oschina.net/u/175377/blog/8 ...
- HDU 3584 Cube (三维 树状数组)
题目链接:http://acm.hdu.edu.cn/showproblem.php?pid=3584 Cube Problem Description Given an N*N*N cube A, ...
- Torch7学习笔记(二)nn Package
神经网络Package [目前还属于草稿版,等我整个学习玩以后会重新整理] 模块Module module定义了训练神经网络需要的所有基础方法,并且是可以序列化的抽象类. module有两种状态变量: ...
- 2016中国大学生程序设计竞赛 - 网络选拔赛 J. Alice and Bob
Alice and Bob Time Limit: 10000/5000 MS (Java/Others) Memory Limit: 131072/131072 K (Java/Others) ...
随机推荐
- 在 Windows 上使用 Cygwin
引用:http://www.ibm.com/developerworks/cn/aix/library/au-spunix_cygwin/#resources Cygwin 是一个用于 Microso ...
- dede模块管理一片空白或没有列表内容的解决办法
为什么dede后台模块管理,打开之后一片空白,又或者没有列表,插件与其他模块的使用也是正常的. 这主要是因为我们在安装模块,然后又卸载模块,卸载的时候选择了删除安装文件,就会出这个问题. 这里面分为两 ...
- 为什么要使用MONO
今天中午我收到一个Email,是关于以前写的一个MONO文章的疑问,我对此做了一些解释,希望与有相同问题的朋友一起分享一下,邮件内容如下: 我在网上找到了您写的一篇关于Mono的“在windows下使 ...
- C# 关于out和ref的问题
http://bbs.csdn.net/topics/320214035 问题: C#里非基础类型传参数都是以引用类型的方式,那么换句话说,out和ref除了基础类型外,实际上没有任何意义?是不是这么 ...
- theme为dialog的Activity如何充满全屏
转自:http://blog.csdn.net/fzh0803/article/details/9787615 分类: android_点滴记录2013-08-06 10:33 2005人阅读 评论 ...
- Real FFT
[文/告别年代 Email:byeyear@hotmail.com] FFT算法是针对复信号的,而现实场景中很多时候时域是实信号,此时有两种办法加快FFT的速度. 1. 使用一个N点的复FFT同时 ...
- 【Spring学习笔记-3.1】让bean获取spring容器上下文(applicationContext.xml)
*.hl_mark_KMSmartTagPinkImg{background-color:#ffaaff;}*.hl_mark_KMSmartTagBlueImg{background-color:# ...
- JavaScript之图片操作2
在前一次,我们实现最简单的图片切换效果,这一次,依旧还是图片切换,具体效果如下: 通过点击下面的小图,上面的大图和标题随之切换.因此,我们需要三个容器分别放标题,大图和小图. <!--大图描述- ...
- 一次JVM内存调整
单台服务器8G内存,2核 系统里装了redis, rocketmq, mysql, zookeeper, 还有20个左右的微服务,每个微服务的jvm 参数 -Xms128m -Xmx256m -Xmn ...
- 如何在一个js文件中引入另外的js文件
例如想要在a.js中引用b.js.c.js和d.js document.write("<script language='javascript' src='b.js'></ ...