Python实现数字图像处理染色体计数示例

一、实验内容 

对于下面这幅图像，编程实现染色体计数，并附简要处理流程说明。

二、实验步骤

1.中值滤波

2.图像二值化

3.膨胀图像

4.腐蚀图像

5.计算光影背景

6.移除背景

7.检测染色体

三、代码

import cv2
import numpy as np
# 计算光影背景
def calculateLightPattern(img4):
   h, w = img4.shape[0], img4.shape[1]
   img5 = cv2.blur(img4, (int(w/3), int(w/3)))
   return img5
# 移除背景
def removeLight(img4, img5, method):
   if method == 1:
       img4_32 = np.float32(img4)
       img5_32 = np.float32(img5)
       ratio = img4_32 / img5_32
       ratio[ratio > 1] = 1
       aux = 1 - ratio
       # 按比例转换为8bit格式
       aux = aux * 255
       aux = np.uint8(aux)
   else:
       aux = img5 - img4
   return aux
def ConnectedComponents(aux):
   num_objects, labels = cv2.connectedComponents(aux)
   if num_objects < 2:
       print("connectedComponents未检测到染色体")
       return
   else:
       print("connectedComponents检测到染色体数量为:", num_objects - 1)
   output = np.zeros((aux.shape[0], aux.shape[1], 3), np.uint8)
   for i in range(1, num_objects):
       mask = labels == i
       output[:, :, 0][mask] = np.random.randint(0, 255)
       output[:, :, 1][mask] = np.random.randint(0, 255)
       output[:, :, 2][mask] = np.random.randint(0, 255)
   return output
def ConnectedComponentsStats(aux):
   num_objects, labels, status, centroids = cv2.connectedComponentsWithStats(aux)
   if num_objects < 2:
       print("connectedComponentsWithStats未检测到染色体")
       return
   else:
       print("connectedComponentsWithStats检测到染色体数量为:", num_objects - 1)
   output = np.zeros((aux.shape[0], aux.shape[1], 3), np.uint8)
   for i in range(1, num_objects):
       mask = labels == i
       output[:, :, 0][mask] = np.random.randint(0, 255)
       output[:, :, 1][mask] = np.random.randint(0, 255)
       output[:, :, 2][mask] = np.random.randint(0, 255)
   return output
def FindContours(aux):
   contours, hierarchy = cv2.findContours(aux, cv2.RETR_EXTERNAL, cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE)
   if len(contours) == 0:
       print("findContours未检测到染色体")
       return
   else:
       print("findContours检测到染色体数量为:", len(contours))
   output = np.zeros((aux.shape[0], aux.shape[1], 3), np.uint8)
   for i in range(len(contours)):
       cv2.drawContours(
           output,
           contours,
           i,
           (np.random.randint(0, 255),
            np.random.randint(0, 255),
            np.random.randint(0, 255)), 2)
   return output
# 读取图片
img = cv2.imread('img.png', 0)
pre_img = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2RGB)  # 二值化函数
# 第一步：中值滤波
# 中值滤波
img1 = cv2.medianBlur(img, 3)
# 显示并保存图片
cv2.imshow('gray', img)
cv2.imshow('medianBlur', img1)
cv2.imwrite('medianBlur.jpg', img1)
# 第二步：图像二值化
# 图像二值化
ret, img2 = cv2.threshold(img1, 140, 255, 0, img1)  # 二值化函数
# 显示并保存图片
cv2.imshow('threshold', img2)
cv2.imwrite('threshold.jpg', img2)
# 第三步：膨胀图像
dilate_kernel = np.ones((3, 3), np.uint8)
img3 = cv2.dilate(img2, dilate_kernel)
# 显示并保存图片
cv2.imshow('dilate', img3)
cv2.imwrite('dilate.jpg', img3)
# 第四步：腐蚀图像
erode_kernel = np.ones((7, 7), np.uint8)
img4 = cv2.erode(img3, erode_kernel)
# 显示并保存图片
cv2.imshow('erode', img4)
cv2.imwrite('erode.jpg', img4)
# 第五步：计算光影背景
img5 = calculateLightPattern(img4)
# 显示并保存图片
cv2.imshow('LightPattern', img5)
cv2.imwrite('LightPattern.jpg', img5)
# 第六步：移除背景
aux = removeLight(img4, img5, 1)
# 显示并保存图片
cv2.imshow('removeLight', aux)
cv2.imwrite('removeLight.jpg', aux)
# 第七步：检测轮廓
output1 = ConnectedComponents(aux)
output2 = ConnectedComponentsStats(aux)
output3 = FindContours(aux)
# 显示并保存图片
cv2.imshow('connectedComponents', output1)
cv2.imwrite('connectedComponents.jpg', output1)
cv2.imshow('connectedComponentsWithStats', output2)
cv2.imwrite('connectedComponentsWithStats.jpg', output2)
cv2.imshow('findContours', output3)
cv2.imwrite('findContours.jpg', output3)
cv2.waitKey(0)

四、结果

1.中值滤波

2.图像二值化

3.膨胀图像

4.腐蚀图像

5.计算光影背景

6.移除背景

7.检测染色体

(1)connectedComponents.jpg

(2)connectedComponentsWithStats.jpg

(3)findContours.jpg

染色体个数为46

来源：https://blog.csdn.net/qq_36556893/article/details/104497567