Считайте черные пиксели внутри круга

Question

У меня есть один вектор радиусов и второй вектор сотен [X,Y] координаты. Для каждой возможной пары координата-радиус я посчитал все черные пиксели внутри круга (центр которого расположен в координате) на входном двоичном изображении.

Какой самый быстрый способ сделать это? Моя единственная идея - перебирать каждый пиксель изображения, проверять уравнение окружности, а затем цвет пикселя, но он не слишком оптимизирован для нескольких сотен таких операций.

Answer 1

Matlab отлично подходит для работы с изображениями благодаря синтаксису матрицы. Он также работает с индексами, поэтому в большинстве случаев вы можете избежать "итерации по пикселям" (хотя иногда вам все равно придется это делать).

Вместо того, чтобы проверять все пиксели в каждом круге и обнаруживать, сколько пикселей было подсчитано дважды, другой подход заключается в создании маски того же размера, что и ваше изображение. Очистите эту маску для каждого из ваших кругов (чтобы перекрывающиеся пиксели были "очищены" только один раз), затем примените маску к исходному изображению и сосчитайте оставшиеся подсвеченные пиксели.

Для примера, я должен взять некоторые примерные данные, изображение:

load trees
BW = im2bw(X,map,0.4);
imshow(BW)

И 20 случайных координат точки / круга (вы можете легко изменить количество точек и минимальный / максимальный радиусы):

%// still building sample data
s = size(BW) ;
npt = 20 ; Rmin=5 ; Rmax=20 ; %// problem constants

x = randi([1 s(2)]   ,npt,1); %// random X coordinates
y = randi([1 s(1)]   ,npt,1); %//        Y
r = randi([Rmin Rmax],npt,1); %// radius size between 5 to 20 pixels.

Затем мы создаем вашу собственную маску:

%// create empty mask with enough overlap for the circles on the border of the image
mask = false( s+2*Rmax ) ; 

%// prepare grid for a sub-mask of pixels, as wide as the maximum circle
xmask = -Rmax:Rmax ; 
[xg,yg] = ndgrid(xmask,xmask) ;
rg = sqrt( (xg.^2+yg.^2) ) ;    %// radius of each pixel in the subgrid

for ip=1:npt
    mrow = xmask+Rmax+y(ip) ;  %// calc coordinates of subgrid on original mask
    mcol = xmask+Rmax+x(ip) ;  %// calc coordinates of subgrid on original mask

    cmask = rg <= r(ip) ;      %// calculate submask for this radius
    mask(mrow,mcol) = mask(mrow,mcol) | cmask ; %// apply the sub-mask at the x,y coordinates
end
%// crop back the mask to image original size (=remove border overlap)
mask = mask(Rmax+1:end-Rmax,Rmax+1:end-Rmax) ;
imshow(mask)

Тогда вы просто применяете маску и считаете:

%% // Now apply on original image
BWm = ~BW & mask ; %// note the ~ (not) operator because you want the "black" pixels
nb_black_pixels = sum(sum(BWm)) ;
imshow(BWm)

nb_black_pixels =
        5283

Answer 2

Вот одна реализация:

Преимущества:

• нет loops, meshgrid/ndgrid, Вместо этого используется быстрее bsxfun а также pdist2

• Точки считаются только один раз, даже когда круги перекрываются.

• переменная radius используется (радиус всего круга не одинаков)

Код:

%// creating a binary image with little black dots
A = randi(600,256); 
imbw = A ~= 1;

%// Your binary image with black dots
imshow(imbw);

%// getting the index of black dots
[dotY, dotX] = find(~imbw);

nCoords = 10;               %// required number of circles

%// generating its random coordinates as it is unknown here
Coords = randi(size(A,1),nCoords,2);

%// calculating the distance from each coordinate with every black dots
out = pdist2(Coords,[dotX, dotY]).';  %//'

%// Getting only the black dots within the radius
%// using 'any' avoids calculating same dot twice
radius = randi([10,25],1,size(Coords,1));
pixelMask = any(bsxfun(@lt, out, radius),2);
nPixels = sum(pixelMask);

%// visualizing the results by plotting
hold on
scatter(dotX(pixelMask),dotY(pixelMask));
viscircles([Coords(:,1),Coords(:,2)],radius.');    %//'
hold off

Выход:

>> nPixels

nPixels =

19