ITK基礎(一) — 二值化分割
ITK 全稱為 Insight Toolkit ,是一款開源、跨平臺、用於影象分析工具包,開發遵循極限程式設計,主流使用語言為 C++,但目前開發團隊已經提供了面向 Python 的介面。
ITK 內部封裝了許多優秀演算法。ITK 可用於影象處理、配準、分割等領域,處理影象維度面向二維、三維或者更高維度
原理講解
本文為 ITK 系列教程的第一篇文章,主要介紹該工具包中二值化分割功能的實現;影象分割的目的通過改變影象畫素值,來提取我們想要的區域,一般是影象處理的大前提;
ITK 中的二值化分割主要用到 itk::BinaryThresholdImageFilter 過濾器,其分割原理圖如下:
二值化分割是分割方法中最基礎的,通過定義 Lower 和 Upper 兩個畫素臨界點
$$
P = \left{
\begin{aligned}
Inside value & &{LowerThreshold<= P <= UpperThreshold}\
Outside value & & {lowerThreshold>P; P> UpperThreshold}\
\end{aligned}
\right.
$$
只要影象畫素值在者之間,則該畫素值將改編為 Insidevalue;否則將改為 Outsidevalue;最終影象的畫素值只有兩種:Insidevalue 或者是 Outsidevalue;
注:上面的 Insidevalue、Outsidevalue、Lowervalue、Uppervalue 四個引數是使用者自己設定的。
程式碼實現
上文已經提到了,二值化分割主要用到的標頭檔案為 itkBinaryThresholdImageFilter ,該過濾器主要通過設定四個引數來完成分割效果。
下面的程式碼部分就是關於二值分割的功能實現,程式碼中,依次進行影象讀取、引數設定、二值化處理、影象寫出等一系列步驟
#include<itkBinaryThresholdImageFilter.h> #include<itkImage.h> #include<itkImageFileReader.h> #include<itkImageFileWriter.h> #include<itkPNGImageIOFactory.h> #include<string.h> using namespace std; int Binary_Threshold() { itk::PNGImageIOFactory::RegisterOneFactory(); string input_name = "D:/ceshi1/ITK/Filter/Threshold_Seg/input.png"; string output_name = "D:/ceshi1/ITK/Filter/Threshold_Seg/output.png"; using InputPixelType = unsigned char; using OutputPixelType = unsigned char; using InputImageType = itk::Image<InputPixelType, 2>; using OutputImageType = itk::Image<OutputPixelType, 2>; using FilterType = itk::BinaryThresholdImageFilter<InputImageType, OutputImageType>; using ReaderType = itk::ImageFileReader<InputImageType>; using WriterType = itk::ImageFileWriter<OutputImageType>; ReaderType::Pointer reader = ReaderType::New(); WriterType::Pointer writer = WriterType::New(); FilterType::Pointer filter = FilterType::New(); reader->SetFileName(input_name); filter->SetInput(reader->GetOutput()); writer->SetInput(filter->GetOutput()); writer->SetFileName(output_name); const OutputPixelType outsidevalue = 0; const InputPixelType insidevalue = 255; filter->SetOutsideValue(outsidevalue); filter->SetInsideValue(insidevalue); const InputPixelType lowerThreshold = 150; const OutputPixelType upperThreshold = 180; filter->SetUpperThreshold(upperThreshold); filter->SetLowerThreshold(lowerThreshold); try { filter->Update();// Running Filter; writer->Update();//Runing Writer; } catch(exception &e) { cout << "Caught Error!" << endl; cout << e.what() << endl; return EXIT_FAILURE; } return EXIT_SUCCESS; }
這裡 Insidevalue 設定為 0 (黑色),Outsidevalue 設定為 255(白色);閾值分割區間設為 (150,180 );選取的分割影象為 ITK 官方提供的腦部切片 PNG 圖片,最終的分割結果如下