Python K-means实现简单图像聚类的示例代码

这里直接给出第一个版本的直接实现:

import os
import numpy as np
from sklearn.cluster import KMeans
import cv2
from imutils import build_montages
import matplotlib.image as imgplt

image_path = []
all_images = []
images = os.listdir('./images')

for image_name in images:
    image_path.append('./images/' + image_name)
for path in image_path:
    image = imgplt.imread(path)
    image = image.reshape(-1, )
    all_images.append(image)

clt = KMeans(n_clusters=2)
clt.fit(all_images)
labelIDs = np.unique(clt.labels_)

for labelID in labelIDs:
    idxs = np.where(clt.labels_ == labelID)[0]
    idxs = np.random.choice(idxs, size=min(25, len(idxs)),
		replace=False)
    show_box = []
    for i in idxs:
        image = cv2.imread(image_path[i])
        image = cv2.resize(image, (96, 96))
        show_box.append(image)
    montage = build_montages(show_box, (96, 96), (5, 5))[0]

    title = "Type {}".format(labelID)
    cv2.imshow(title, montage)
    cv2.waitKey(0)

主要需要注意的问题是对K-Means原理的理解。K-means做的是对向量的聚类,也就是说,假设要处理的是224×224×3的RGB图像,那么就得先将其转为1维的向量。在上面的做法里,我们是直接对其展平:

image = image.reshape(-1, )

那么这么做的缺陷也是十分明显的。例如,对于两张一模一样的图像,我们将前者向左平移一个像素。这么做下来后两张图像在感官上几乎没有任何区别,但由于整体平移会导致两者的图像矩阵逐像素比较的结果差异巨大。以橘子汽车聚类为例,实验结果如下:

可以看到结果是比较差的。因此,我们进行改进,利用ResNet-50进行图像特征的提取(embedding),在特征的基础上聚类而非直接在像素上聚类,代码如下:

import os
import numpy as np
from sklearn.cluster import KMeans
import cv2
from imutils import build_montages
import torch.nn as nn
import torchvision.models as models
from PIL import Image
from torchvision import transforms

class Net(nn.Module):
    def __init__(self):
        super(Net, self).__init__()
        resnet50 = models.resnet50(pretrained=True)
        self.resnet = nn.Sequential(resnet50.conv1,
                                    resnet50.bn1,
                                    resnet50.relu,
                                    resnet50.maxpool,
                                    resnet50.layer1,
                                    resnet50.layer2,
                                    resnet50.layer3,
                                    resnet50.layer4)

    def forward(self, x):
        x = self.resnet(x)
        return x

net = Net().eval()

image_path = []
all_images = []
images = os.listdir('./images')

for image_name in images:
    image_path.append('./images/' + image_name)
for path in image_path:
    image = Image.open(path).convert('RGB')
    image = transforms.Resize([224,244])(image)
    image = transforms.ToTensor()(image)
    image = image.unsqueeze(0)
    image = net(image)
    image = image.reshape(-1, )
    all_images.append(image.detach().numpy())

clt = KMeans(n_clusters=2)
clt.fit(all_images)
labelIDs = np.unique(clt.labels_)

for labelID in labelIDs:
	idxs = np.where(clt.labels_ == labelID)[0]
	idxs = np.random.choice(idxs, size=min(25, len(idxs)),
		replace=False)
	show_box = []
	for i in idxs:
		image = cv2.imread(image_path[i])
		image = cv2.resize(image, (96, 96))
		show_box.append(image)
	montage = build_montages(show_box, (96, 96), (5, 5))[0]

	title = "Type {}".format(labelID)
	cv2.imshow(title, montage)
	cv2.waitKey(0)

可以发现结果明显改善:

到此这篇关于Python K-means实现简单图像聚类的示例代码的文章就介绍到这了,更多相关Python K-means图像聚类内容请搜索我们以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持我们!

(0)

相关推荐

  • python基于K-means聚类算法的图像分割

    1 K-means算法 实际上,无论是从算法思想,还是具体实现上,K-means算法是一种很简单的算法.它属于无监督分类,通过按照一定的方式度量样本之间的相似度,通过迭代更新聚类中心,当聚类中心不再移动或移动差值小于阈值时,则就样本分为不同的类别. 1.1 算法思路 随机选取聚类中心 根据当前聚类中心,利用选定的度量方式,分类所有样本点 计算当前每一类的样本点的均值,作为下一次迭代的聚类中心 计算下一次迭代的聚类中心与当前聚类中心的差距 如4中的差距小于给定迭代阈值时,迭代结束.反之,至2继续下

  • Python机器学习之K-Means聚类实现详解

    本文为大家分享了Python机器学习之K-Means聚类的实现代码,供大家参考,具体内容如下 1.K-Means聚类原理 K-means算法是很典型的基于距离的聚类算法,采用距离作为相似性的评价指标,即认为两个对象的距离越近,其相似度就越大.其基本思想是:以空间中k个点为中心进行聚类,对最靠近他们的对象归类.通过迭代的方法,逐次更新各聚类中心的值,直至得到最好的聚类结果.各聚类本身尽可能的紧凑,而各聚类之间尽可能的分开. 算法大致流程为:(1)随机选取k个点作为种子点(这k个点不一定属于数据集)

  • 详解Java实现的k-means聚类算法

    需求 对MySQL数据库中某个表的某个字段执行k-means算法,将处理后的数据写入新表中. 源码及驱动 kmeans_jb51.rar 源码 import java.sql.*; import java.util.*; /** * @author tianshl * @version 2018/1/13 上午11:13 */ public class Kmeans { // 源数据 private List<Integer> origins = new ArrayList<>()

  • python中实现k-means聚类算法详解

    算法优缺点: 优点:容易实现 缺点:可能收敛到局部最小值,在大规模数据集上收敛较慢 使用数据类型:数值型数据 算法思想 k-means算法实际上就是通过计算不同样本间的距离来判断他们的相近关系的,相近的就会放到同一个类别中去. 1.首先我们需要选择一个k值,也就是我们希望把数据分成多少类,这里k值的选择对结果的影响很大,Ng的课说的选择方法有两种一种是elbow method,简单的说就是根据聚类的结果和k的函数关系判断k为多少的时候效果最好.另一种则是根据具体的需求确定,比如说进行衬衫尺寸的聚

  • python 代码实现k-means聚类分析的思路(不使用现成聚类库)

    一.实验目标 1.使用 K-means 模型进行聚类,尝试使用不同的类别个数 K,并分析聚类结果. ​ 2.按照 8:2 的比例随机将数据划分为训练集和测试集,至少尝试 3 个不同的 K 值,并画出不同 K 下 的聚类结果,及不同模型在训练集和测试集上的损失.对结果进行讨论,发现能解释数据的最好的 K 值.二.算法原理 首先确定k,随机选择k个初始点之后所有点根据距离质点的距离进行聚类分析,离某一个质点a相较于其他质点最近的点分配到a的类中,根据每一类mean值更新迭代聚类中心,在迭代完成后分别

  • python实现k-means聚类算法

    k-means聚类算法 k-means是发现给定数据集的k个簇的算法,也就是将数据集聚合为k类的算法. 算法过程如下: 1)从N个文档随机选取K个文档作为质心 2)对剩余的每个文档测量其到每个质心的距离,并把它归到最近的质心的类,我们一般取欧几里得距离 3)重新计算已经得到的各个类的质心 4)迭代步骤(2).(3)直至新的质心与原质心相等或迭代次数大于指定阈值,算法结束 算法实现 随机初始化k个质心,用dict保存质心的值以及被聚类到该簇中的所有data. def initCent(dataSe

  • Python使用OpenCV和K-Means聚类对毕业照进行图像分割

    图像分割是将图像分割成多个不同区域(或片段)的过程.目标是将图像的表示变成更容易和更有意义的图像. 在这篇博客中,我们将看到一种图像分割方法,即K-Means Clustering. K-Means 聚类是一种无监督机器学习算法,旨在将N 个观测值划分为K 个聚类,其中每个观测值都属于具有最近均值的聚类.集群是指由于某些相似性而聚合在一起的数据点的集合.对于图像分割,这里的簇是不同的图像颜色. 我们使用的环境是pip install opencv-python numpy matplotlib

  • python实现鸢尾花三种聚类算法(K-means,AGNES,DBScan)

    一.分散性聚类(kmeans) 算法流程: 1.选择聚类的个数k. 2.任意产生k个聚类,然后确定聚类中心,或者直接生成k个中心. 3.对每个点确定其聚类中心点. 4.再计算其聚类新中心. 5.重复以上步骤直到满足收敛要求.(通常就是确定的中心点不再改变. 优点: 1.是解决聚类问题的一种经典算法,简单.快速 2.对处理大数据集,该算法保持可伸缩性和高效率 3.当结果簇是密集的,它的效果较好 缺点 1.在簇的平均值可被定义的情况下才能使用,可能不适用于某些应用 2.必须事先给出k(要生成的簇的数

  • k-means 聚类算法与Python实现代码

    k-means 聚类算法思想先随机选择k个聚类中心,把集合里的元素与最近的聚类中心聚为一类,得到一次聚类,再把每一个类的均值作为新的聚类中心重新聚类,迭代n次得到最终结果分步解析 一.初始化聚类中心 首先随机选择集合里的一个元素作为第一个聚类中心放入容器,选择距离第一个聚类中心最远的一个元素作为第二个聚类中心放入容器,第三.四...N个同理,为了优化可以选择距离开方做为评判标准 二.迭代聚类 依次把集合里的元素与距离最近的聚类中心分为一类,放到对应该聚类中心的新的容器,一次聚类完成后求出新容器里

  • Python K-means实现简单图像聚类的示例代码

    这里直接给出第一个版本的直接实现: import os import numpy as np from sklearn.cluster import KMeans import cv2 from imutils import build_montages import matplotlib.image as imgplt image_path = [] all_images = [] images = os.listdir('./images') for image_name in images

  • python使用OpenCV模块实现图像的融合示例代码

    可以通过OpenCV函数cv.add()或简单地通过numpy操作添加两个图像,res = img1 + img2.两个图像应该具有相同的深度和类型,或者第二个图像可以是标量值. 三种融合 注意融合时,一般来说两个图像的尺寸是一样大小的,如果大小不一样,需要把大的图像的某一部分先截出来,与小的图先融合,再作为整体替换掉原来大图中抠出的小图部分. """ # @Time : 2020/4/3 # @Author : JMChen """ impor

  • python之Flask实现简单登录功能的示例代码

    网站少不了要和数据库打交道,归根到底都是一些增删改查操作,这里做一个简单的用户登录功能来学习一下Flask如何操作MySQL. 用到的一些知识点:Flask-SQLAlchemy.Flask-Login.Flask-WTF.PyMySQL 这里通过一个完整的登录实例来介绍,程序已经成功运行,在未登录时拦截了success.html页面跳转到登录页面,登录成功后才能访问success. 以下是项目的整体结构图: 首先是配置信息,配置了数据库连接等基本的信息,config.py DEBUG = Tr

  • python sklearn库实现简单逻辑回归的实例代码

    Sklearn简介 Scikit-learn(sklearn)是机器学习中常用的第三方模块,对常用的机器学习方法进行了封装,包括回归(Regression).降维(Dimensionality Reduction).分类(Classfication).聚类(Clustering)等方法.当我们面临机器学习问题时,便可根据下图来选择相应的方法. Sklearn具有以下特点: 简单高效的数据挖掘和数据分析工具 让每个人能够在复杂环境中重复使用 建立NumPy.Scipy.MatPlotLib之上 代

  • Python三十行代码实现简单人脸识别的示例代码

    一.库介绍 opencv,face_recognition,numpy,以及dlib 注意: 安装opencv速度可能过慢,需要更换国内镜像源,参考:https://www.jb51.net/article/208359.htm 附带Python3.7,64位版本 dlib whl下载路径:dlib-19_jb51.rar 二.库安装 pip install opencv-python pip install face_recognition pip install numpy dlib库需进入

  • Python+Django实现简单HelloWord网页的示例代码

    目录 安装Django 创建Django项目 默认文件 创建APP 实现简单HelloWord网页 启动django项目 安装Django 使用anaconda在python环境中安装django包 pip install django 创建Django项目 使用django-admin在命令行创建 django-admin startproject myproject 专业版PyCharm创建django项目 默认文件 在创建完项目后,会生成和项目同名的目录,以及一个manage.py文件 1

  • OpenCV 图像分割实现Kmean聚类的示例代码

    目录 1 Kmean图像分割 2 流程 3 实现 1 Kmean图像分割 按照Kmean原理,对图像像素进行聚类.优点:此方法原理简单,效果显著.缺点:实践发现对于前景和背景颜色相近或者颜色区分度差的图像效果不显著.本文对图像进行滤波,主要是为了消除树枝颜色的影响(滤波为非Keman图像分割的必要操作). 2 流程 (1)读入图片,把图片转化为二维.(2)根据Kmean算法对图像分割,返回类别标签和各类别中心点.(3)根据类别标签复制各类别中心点得到结果,在对结果调整到原有尺度. 3 实现 (1

  • python实现多线程并得到返回值的示例代码

    目录 一.带有返回值的多线程 1.1 实现代码 1.2 结果 二.实现过程 2.1 一个普通的爬虫函数 2.2 一个简单的多线程传值实例 2.3 实现重点 四.学习 一.带有返回值的多线程 1.1 实现代码 # -*- coding:utf-8 -*- """ 作者:wyt 日期:2022年04月21日 """ import threading import requests import time urls = [ f'https://www.

  • Python编程pygame模块实现移动的小车示例代码

    Pygame是跨平台Python模块,专为电子游戏设计,包含图像.声音.建立在SDL基础上,允许实时电子游戏研发而无需被低级语言(如机器语言和汇编语言)束缚. 最近一个星期学习了一下python的pygame模块,顺便做个小程序巩固所学的,运行效果如下: 其中,背景图"highway.jpg"是使用PhotoShop将其分辨率改变为640 × 480,而小车"car.png"则是将其转变为png格式的图片,并且填充其背景色,让其拥有透明性. 代码测试可用: # -*

  • Python使用pickle模块存储数据报错解决示例代码

    本文研究的主要是Python使用pickle模块存储数据报错解决方法,以代码的形式展示,具体如下. 首先来了解下pickle模块 pickle提供了一个简单的持久化功能.可以将对象以文件的形式存放在磁盘上. pickle模块只能在python中使用,python中几乎所有的数据类型(列表,字典,集合,类等)都可以用pickle来序列化, pickle序列化后的数据,可读性差,人一般无法识别. 接下来我们看下Python使用pickle模块存储数据报错解决方法. 代码: # 写入错误 TypeEr

随机推荐