feat: 简化版增加逐格分割+后处理+斑点统计

现在简化版也具备完整处理链：
网格划线 → 逐格Otsu → keep_largest_object → remove_small_objects → 统计
输出三栏图：网格/分割/后处理结果

src/cDNA_gridding_simple.py

@@ -6,12 +6,13 @@ D:\ProgramData\anaconda3\envs\my_env\python.exe src/cDNA_gridding_simple.py
 
 一、算法流程总览
 
-  灰度图 ──→ Otsu求像素最佳阈值 T ──→ 百分比 = T/255（自适应，不写死）
+  灰度图 ──→ Otsu求像素最佳阈值 T ──→ 百分比 = T/255（自适应）
      │
-     ├─→ 横轴投影/纵轴投影 ──→ X = (max-min) × 百分比 ──→ 减阈值 ──→
-     │         过零点配对 ──→ 空隙中点 ──→ 网格线
+     ├─→ 投影/减阈值/过零点配对 ──→ 网格线
      │
-     └─→ gray > T ──→ 二值图（分割结果）
+     ├─→ 逐格 Otsu 分割 ──→ keep_largest_object（每格留最大块）
+     │
+     └─→ remove_small_objects（中位数25%以下判为噪声）──→ 统计斑点数
 
 二、各步骤详解
 
@@ -19,29 +20,25 @@ D:\ProgramData\anaconda3\envs\my_env\python.exe src/cDNA_gridding_simple.py
 
   2. Otsu 自动阈值
      遍历灰度 0~255，每个候选 T 将像素分为前景(>T)和背景(≤T)，
-     计算类内方差 w_bg×σ²_bg + w_fg×σ²_fg，
-     选使类内方差最小的 T 作为最佳分割线。
-     百分比 = T / 255，取代原来的固定 10%。
+     计算类内方差 w_bg×σ²_bg + w_fg×σ²_fg，选使类内方差最小的 T。
 
   3. 投影
-     横轴：np.sum(每列) → 长度=宽度的曲线，高点=斑点列，低点=空隙列
-     纵轴：np.sum(每行) → 长度=高度的曲线，高点=斑点行，低点=空隙行
+     横轴：np.sum(每列) → 曲线，高点=斑点列，低点=空隙列
+     纵轴：np.sum(每行) → 曲线，高点=斑点行，低点=空隙行
 
-  4. 阈值 X = (max-min) × 百分比
+  4. 阈值 X = (max-min) × (T/255)
 
-  5. 曲线减 X
-     - 大于 0 = 斑点区域
-     - 小于 0 = 斑点之间的空隙
-     - 等于 0 处 = 过零点 = 斑点和空隙的分界线
+  5. 曲线减 X → 大于 0 = 斑点区域，小于 0 = 空隙
+     过零点 = 斑点和空隙的分界线
 
   6. 过零点配对
-     过零点交替出现：正→负（离开斑点）、负→正（进入下一斑点）
      配对「离开斑点 + 进入下一斑点」，中点 = 空隙中央 = 划线位置
 
-  7. 分割
-     gray > T 为前景（斑点），≤T 为背景
+  7. 逐格分割 + 后处理
+     对每个格子独立做 Otsu → keep_largest_object（留最大块）
+     → 全局 remove_small_objects（自动去噪）→ 统计斑点数
 
-  8. 输出左右对比图：左=网格划线，右=Otsu分割
+  8. 输出三栏图：左=网格，中=分割，右=后处理结果
 """
 
 import os
@@ -49,169 +46,144 @@ import numpy as np
 import matplotlib.pyplot as plt
 from PIL import Image
 from skimage import color
+from scipy import ndimage
 
 plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei', 'Microsoft YaHei']
 plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False
 
-# 路径设置（从脚本位置动态推导，禁止硬编码绝对路径）
 SCRIPT_DIR = os.path.dirname(os.path.abspath(__file__))
 BASE_DIR = os.path.dirname(SCRIPT_DIR)
 DATA_DIR = os.path.join(BASE_DIR, 'cDNA图像处理实例', '数据', 'cDNA')
 OUTPUT_DIR = os.path.join(BASE_DIR, 'results_simple')
 
 
-# ================================================================
-# 函数1：Otsu 像素级阈值
-# ================================================================
-def otsu_threshold_pixels(gray: np.ndarray) -> float:
-    """
-    对图像像素做 Otsu 自动阈值检测。
-
-    遍历灰度值 0~255，找到使"类内方差"最小的阈值 T。
-    类内方差 = w_bg × σ²_bg + w_fg × σ²_fg
-    （背景权重 × 背景方差 + 前景权重 × 前景方差）
-
-    返回 T/255，即自适应百分比，供投影曲线使用。
-    """
-    best_T = 0                 # 当前最佳阈值
-    best_cost = float('inf')   # 当前最小类内方差
-    total = gray.size          # 总像素数
-
+def otsu_threshold_pixels(gray: np.ndarray) -> int:
+    """像素级 Otsu 自动阈值——遍历0~255找最小类内方差，返回 T"""
+    best_T = 0
+    best_cost = float('inf')
+    total = gray.size
     for T in range(1, 255):
-        # 将像素按 T 分为两组
-        bg = gray[gray <= T]   # 背景
-        fg = gray[gray > T]    # 前景
-        w_bg = len(bg) / total # 背景权重
-        w_fg = len(fg) / total # 前景权重
-
+        bg = gray[gray <= T]
+        fg = gray[gray > T]
+        w_bg = len(bg) / total
+        w_fg = len(fg) / total
         if w_bg == 0 or w_fg == 0:
-            continue           # 某组为空，跳过
-
-        # 类内方差 = 加权平均方差
+            continue
         cost = w_bg * np.var(bg) + w_fg * np.var(fg)
-
         if cost < best_cost:
             best_cost = cost
             best_T = T
-
-    return best_T / 255.0      # 归一化为百分比
+    return best_T
 
 
-# ================================================================
-# 函数2：网格划线
-# ================================================================
 def draw_grid_lines(gray: np.ndarray):
-    """
-    检测网格分割线。
-
-    先用 Otsu 算出自适应百分比，
-    再对列投影和行投影分别处理：
-      投影 → 减阈值 → 过零点配对 → 空隙中点 = 网格线
-
-    返回 (纵线x列表, 横线y列表, 自适应百分比)。
-    """
-    # ---- 0. 自适应百分比 ----
-    pct = otsu_threshold_pixels(gray)
-
+    """网格划线：投影 → 减阈值 → 过零点配对 → 空隙中点"""
+    T = otsu_threshold_pixels(gray)
+    pct = T / 255.0
     H, W = gray.shape
-
-    # ---- 1. 横轴投影（列方向）----
-    # 对每一列上所有行的像素灰度求和 → 长度为 W 的数组
+    # 列/行投影
     col_profile = np.sum(gray, axis=0).astype(float)
-
-    # ---- 2. 纵轴投影（行方向）----
-    # 对每一行上所有列的像素灰度求和 → 长度为 H 的数组
     row_profile = np.sum(gray, axis=1).astype(float)
-
-    # ---- 3. 投影阈值 ----
     col_T = (np.max(col_profile) - np.min(col_profile)) * pct
     row_T = (np.max(row_profile) - np.min(row_profile)) * pct
-
-    # ---- 4. 曲线减去阈值 ----
-    # 减完：正 = 斑点区域，负 = 空隙
     col_shifted = col_profile - col_T
     row_shifted = row_profile - row_T
 
-    # ---- 5. 过零点配对 → 空隙中线 ----
-    def find_gap_lines(prof_shifted: np.ndarray) -> np.ndarray:
-        """
-        在减去阈值后的曲线上，找到空隙中线 = 网格线位置。
-
-        原理图解：
-        信号: ----++++----++++----++++
-              ↑   ↑    ↑   ↑
-          过零点配对：第1个+→- 与 第1个-→+
-          → 中点 = 空隙中央 = 划线位置
-        """
-        # 每个位置是正(斑点)还是负(空隙)
-        is_positive = prof_shifted > 0
-
-        # 收集符号变化处（过零点）
-        crossings = []          # 存过零点的位置
-        for i in range(1, len(is_positive)):
-            if is_positive[i] != is_positive[i - 1]:   # 符号变化
+    def find_gap_lines(prof):
+        is_pos = prof > 0
+        crossings = []
+        for i in range(1, len(is_pos)):
+            if is_pos[i] != is_pos[i - 1]:
                 crossings.append(i)
-
-        if len(crossings) < 2:  # 过零点不足 → 放弃
+        if len(crossings) < 2:
             return np.array([])
-
-        # 过零点交替：正→负，负→正，正→负，负→正 ...
-        # 要配对的是「离开斑点(正→负)」+「进入下一斑点(负→正)」
-        # 如果信号开头是负，跳过第一个 crossing
-        start = 1 if not is_positive[0] else 0
-
+        start = 1 if not is_pos[0] else 0
         lines = []
         for k in range(start, len(crossings) - 1, 2):
             if k + 1 < len(crossings):
-                mid = int((crossings[k] + crossings[k + 1]) / 2)
-                lines.append(mid)
-
+                lines.append(int((crossings[k] + crossings[k + 1]) / 2))
         return np.array(lines)
 
-    x_lines = find_gap_lines(col_shifted)
-    y_lines = find_gap_lines(row_shifted)
-
-    return x_lines, y_lines, pct
+    return find_gap_lines(col_shifted), find_gap_lines(row_shifted), T, pct
+
+
+def keep_largest_object(binary: np.ndarray) -> np.ndarray:
+    """每格只保留最大连通域"""
+    labeled, num = ndimage.label(binary)
+    if num == 0:
+        return np.zeros_like(binary)
+    areas = [int(np.sum(labeled == i)) for i in range(1, num + 1)]
+    return (labeled == (int(np.argmax(areas)) + 1)).astype(np.uint8)
+
+
+def remove_small_objects(binary: np.ndarray) -> np.ndarray:
+    """自动去噪——连通域面积 < 中位数25% 的剔除"""
+    labeled, num = ndimage.label(binary)
+    if num == 0:
+        return binary
+    areas = [int(np.sum(labeled == i)) for i in range(1, num + 1)]
+    median = np.median(areas)
+    min_size = max(1, int(median * 0.25))
+    result = binary.copy()
+    for i in range(1, num + 1):
+        if areas[i - 1] < min_size:
+            result[labeled == i] = 0
+    return result
 
 
-# ================================================================
-# 主流程
-# ================================================================
 def main():
     os.makedirs(OUTPUT_DIR, exist_ok=True)
 
-    # ---- 读取图像，转为灰度 ----
+    # 读取图像，转灰度
     img = np.array(Image.open(os.path.join(DATA_DIR, 'cDNA.png')))
     gray = (color.rgb2gray(img[:, :, :3]) * 255).astype(np.uint8)
 
-    # ---- 1. 网格划线 ----
-    x_lines, y_lines, pct = draw_grid_lines(gray)
+    # 1. 网格划线
+    x_lines, y_lines, T_otsu, pct = draw_grid_lines(gray)
     print(f"检测到 {len(x_lines)} 条纵线, {len(y_lines)} 条横线")
-    print(f"自适应百分比: {pct*100:.1f}%")
+    print(f"Otsu 阈值: T={T_otsu}, 自适应百分比: {pct*100:.1f}%")
 
-    # ---- 2. Otsu 分割 ----
-    T_otsu = int(pct * 255)                    # 百分比还原为阈值
-    binary = (gray > T_otsu).astype(np.uint8)  # 灰度>T 为斑点
-    print(f"Otsu 阈值: T={T_otsu}")
+    # 2. 逐格分割 + 后处理
+    bw_full = np.zeros_like(gray)
+    for i in range(len(y_lines) - 1):
+        for j in range(len(x_lines) - 1):
+            r1, r2 = y_lines[i], y_lines[i + 1]
+            c1, c2 = x_lines[j], x_lines[j + 1]
+            blk = gray[r1:r2, c1:c2]
+            if blk.size == 0:
+                continue
+            T = otsu_threshold_pixels(blk)
+            bw_blk = (blk > T).astype(np.uint8)
+            bw_blk = keep_largest_object(bw_blk)
+            bw_full[r1:r2, c1:c2] = bw_blk
 
-    # ---- 3. 输出左右对比图 ----
-    fig, axes = plt.subplots(1, 2, figsize=(14, 7))
+    bw_clean = remove_small_objects(bw_full)
+
+    # 3. 统计斑点
+    labeled, num = ndimage.label(bw_clean)
+    spot_sizes = [int(np.sum(labeled == i)) for i in range(1, num + 1)]
+    valid = [s for s in spot_sizes if s >= 10]
+    print(f"检测到 {len(valid)} 个斑点")
+
+    # 4. 输出三栏图
+    fig, axes = plt.subplots(1, 3, figsize=(20, 7))
 
-    # 左图：网格线叠加在灰度图上
     axes[0].imshow(gray, cmap='gray')
     for x in x_lines:
         axes[0].axvline(x=x, color='lime', linewidth=0.5)
     for y in y_lines:
         axes[0].axhline(y=y, color='lime', linewidth=0.5)
-    axes[0].set_title(f'网格划分 ({len(x_lines)}×{len(y_lines)})', fontsize=13)
+    axes[0].set_title(f'网格划分 ({len(x_lines)}x{len(y_lines)})', fontsize=13)
     axes[0].axis('off')
 
-    # 右图：Otsu 二值分割结果
-    axes[1].imshow(binary, cmap='gray')
-    axes[1].set_title(f'Otsu 阈值分割 (T={T_otsu}, pct={pct*100:.1f}%)',
-                      fontsize=13)
+    axes[1].imshow(bw_full, cmap='gray')
+    axes[1].set_title('逐格 Otsu 分割', fontsize=13)
     axes[1].axis('off')
 
+    axes[2].imshow(bw_clean, cmap='gray')
+    axes[2].set_title(f'后处理结果 ({len(valid)}个斑点)', fontsize=13)
+    axes[2].axis('off')
+
     out_path = os.path.join(OUTPUT_DIR, 'gridding_simple.png')
     fig.savefig(out_path, dpi=150, bbox_inches='tight')
     plt.close(fig)