feat: 简化版增加Otsu阈值分割
输出改为左右对比图(网格划线 vs Otsu分割)
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-13
@@ -1,10 +1,10 @@
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cDNA微阵列图像处理 —— 简化版网格划分
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cDNA微阵列图像处理 —— 简化版
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D:\ProgramData\anaconda3\envs\my_env\python.exe src/cDNA_gridding_simple.py
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算法步骤:
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算法步骤(划线):
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1. 彩色图 → 灰度图
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2. 横轴投影:对每一列的所有像素灰度值求和 → 得到一条曲线
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@@ -17,6 +17,15 @@ D:\ProgramData\anaconda3\envs\my_env\python.exe src/cDNA_gridding_simple.py
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- 等于 0 的地方 = 斑点与空隙的分界线(过零点)
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6. 配对相邻的过零点(离开斑点 + 进入下一个斑点),
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中点就是空隙的中心 = 划线位置
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算法步骤(Otsu阈值分割):
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1. 遍历所有可能的 T (0~255)
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2. 计算前景(>T)的方差 + 背景(≤T)的方差 → 类内方差
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3. 计算前景均值 vs 背景均值的差距 → 类间方差
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4. 选 T 使 类内方差最小 / 类间方差最大
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5. 相当于在灰度直方图上找一个"谷底",两座山之间的最低处就是最佳分割线。
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import os
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@@ -154,6 +163,45 @@ def draw_grid_lines(gray: np.ndarray, pct: float = 0.10):
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return x_lines, y_lines
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def otsu_threshold(gray: np.ndarray) -> tuple[np.ndarray, float]:
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Otsu 自动阈值分割。
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原理:
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遍历灰度值 0~255,对每个候选 T:
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- 将像素分为两组:前景(>T) 和 背景(≤T)
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- 计算两组各自的权重 w 和方差 σ²
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- 类内方差 = w_bg*σ²_bg + w_fg*σ²_fg
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选使类内方差最小的 T = 最佳分割线。
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best_T = 0
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best_cost = float('inf')
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total = gray.size
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for T in range(1, 255):
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# 背景(灰度 ≤ T)
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bg = gray[gray <= T]
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w_bg = len(bg) / total
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# 前景(灰度 > T)
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fg = gray[gray > T]
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w_fg = len(fg) / total
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if w_bg == 0 or w_fg == 0:
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continue
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var_bg = np.var(bg)
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var_fg = np.var(fg)
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# 类内方差 = 加权平均
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cost = w_bg * var_bg + w_fg * var_fg
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if cost < best_cost:
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best_cost = cost
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best_T = T
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binary = (gray > best_T).astype(np.uint8)
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return binary, best_T
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def main():
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os.makedirs(OUTPUT_DIR, exist_ok=True)
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@@ -162,24 +210,30 @@ def main():
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# 原图是 RGBA(红绿蓝+透明通道),取前三个通道转为灰度
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gray = (color.rgb2gray(img[:, :, :3]) * 255).astype(np.uint8)
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# ---- 执行网格检测 ----
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# ---- 1. 网格划线 ----
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x_lines, y_lines = draw_grid_lines(gray)
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print(f"检测到 {len(x_lines)} 条纵线, {len(y_lines)} 条横线")
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# ---- 在原图上划线并保存 ----
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fig, ax = plt.subplots(figsize=(8, 8))
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ax.imshow(gray, cmap='gray')
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# ---- 2. Otsu 阈值分割 ----
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binary, T_otsu = otsu_threshold(gray)
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print(f"Otsu 最佳阈值: {T_otsu}")
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# 画纵向分割线(竖线)
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# ---- 3. 输出:左右对比(划线 vs 分割)----
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fig, axes = plt.subplots(1, 2, figsize=(14, 7))
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# 左:网格划线
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axes[0].imshow(gray, cmap='gray')
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for x in x_lines:
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ax.axvline(x=x, color='lime', linewidth=0.5)
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# 画横向分割线(横线)
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axes[0].axvline(x=x, color='lime', linewidth=0.5)
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for y in y_lines:
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ax.axhline(y=y, color='lime', linewidth=0.5)
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axes[0].axhline(y=y, color='lime', linewidth=0.5)
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axes[0].set_title(f'网格划分 ({len(x_lines)}×{len(y_lines)})', fontsize=13)
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axes[0].axis('off')
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ax.set_title(f'cDNA微阵列网格划分 ({len(x_lines)}×{len(y_lines)})', fontsize=14)
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ax.axis('off')
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# 右:Otsu 分割结果
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axes[1].imshow(binary, cmap='gray')
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axes[1].set_title(f'Otsu 阈值分割 (T={T_otsu})', fontsize=13)
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axes[1].axis('off')
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out_path = os.path.join(OUTPUT_DIR, 'gridding_simple.png')
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fig.savefig(out_path, dpi=150, bbox_inches='tight')
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