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掩膜mask

时间: 2025-07-28 13:36:39 浏览: 16
图像处理中的掩膜(mask)是一种用于控制图像处理区域或过程的技术。其概念借鉴于半导体制造中的光刻技术,在该技术中,掩膜用于遮盖硅片上选定的区域,使得后续的腐蚀或扩散仅影响未被遮盖的部分。在图像处理领域,掩膜通常表现为一个二维矩阵数组,有时也可以是多值图像,它通过选定的图形、图像或物体对目标图像的全部或局部进行遮挡,从而限定图像处理的操作范围[^3]。 掩膜的基本作用是选择性地隐藏或显示图像的某些部分。例如,在数字图像处理中,掩膜可以用来提取感兴趣的区域(Region of Interest, ROI),即通过定义一个与原图像大小相同的二值图像作为掩膜,其中感兴趣区域标记为1(或255),非感兴趣区域标记为0,这样在应用掩膜后,只有感兴趣区域的内容会被保留下来,而其他部分则被忽略[^5]。 在实际应用中,掩膜有着多种用途。比如,在传统的图像处理中,掩膜常用于图像增强、特征提取等任务。而在深度学习领域,掩膜的应用也十分广泛,包括但不限于自监督学习中的数据增强策略,如进行类似“完形填空”的图像修复任务;以及在一些先进的模型架构中,如Swin Transformer,掩膜被用来优化注意力机制,提高模型性能[^1]。 此外,掩膜还可以用于图像合成、视频编辑、医学影像分析等多个方面,它是一个非常基础且重要的工具,能够帮助研究人员和开发者更加精细地控制图像处理流程,实现特定的目标[^2]。 ### 掩膜的使用方法示例 在编程实践中,使用掩膜通常涉及几个步骤:首先创建一个与原始图像尺寸相同的掩膜图像,然后在这个掩膜图像上定义感兴趣的区域,最后将这个掩膜应用到原始图像上以提取ROI。以下是一个使用Python和OpenCV库实现简单掩膜操作的例子: ```python import cv2 import numpy as np # 读取图像 image = cv2.imread('path/to/image.jpg') # 创建一个与图像同样大小的空白掩膜 mask = np.zeros(image.shape[:2], dtype=np.uint8) # 在掩膜上绘制一个白色矩形作为感兴趣的区域 cv2.rectangle(mask, (100, 100), (400, 400), 255, -1) # 应用掩膜 masked_image = cv2.bitwise_and(image, image, mask=mask) # 显示结果 cv2.imshow('Masked Image', masked_image) cv2.waitKey(0) cv2.destroyAllWindows() ``` 这段代码展示了如何创建一个矩形ROI,并将其应用于原始图像,只保留该矩形区域内的内容。
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import logging import os import numpy as np import torch import torch.nn as nn import matplotlib.pyplot as plt from monai.networks.nets import resnet50 from monai.transforms import ( Compose, LoadImaged, EnsureChannelFirstd, Orientationd, ScaleIntensityRanged, Resized, EnsureTyped ) from monai.utils import set_determinism from monai.visualize import GradCAMpp import nibabel as nib # 用于处理NIfTI文件 # 配置日志记录 logging.basicConfig( level=logging.INFO, format='%(asctime)s - %(name)s - %(levelname)s - %(message)s' ) logger = logging.getLogger("Grad-CAM-Mask") # 模型包装类 class ModelWrapper(nn.Module): def __init__(self, model): super().__init__() self.model = model # 使用最后一个 Bottleneck block 中的 conv3 作为目标层 self.target_layer = model.layer4[2].conv3 self.features = None self.gradients = None self.target_layer.register_forward_hook(self.save_features) self.target_layer.register_full_backward_hook(self.save_gradients) def save_features(self, module, input, output): """保存前向传播的特征图""" self.features = output def save_gradients(self, module, grad_input, grad_output): """保存反向传播的梯度""" # grad_output是一个包含张量的元组,取第一个 self.gradients = grad_output[0] def forward(self, x): """重写前向传播""" return self.model(x) def prepare_sample(image_path, mask_path=None): """预处理CT图像和掩膜""" # 如果未提供掩膜,创建虚拟掩膜 if mask_path is None or not os.path.exists(mask_path): # 使用nibabel加载原始CT图像 img = nib.load(image_path) ct_data = img.get_fdata() # 创建与CT图像相同形状的零掩膜 mask_data = np.zeros_like(ct_data, dtype=np.float32) mask_path = "temp_dummy_mask.nii.gz" # 使用原始CT图像的仿射矩阵和头信息保存掩膜 mask_img = nib.Nifti1Image(mask_data, img.affine, img.header) nib.save(mask_img, mask_path) logger.info("⚠️ 未提供掩膜文件,创建虚拟掩膜") # 数据预处理管道 transforms = Compose([ LoadImaged( keys=["image", "mask"], image_only=True, # 只加载图像数据,不创建元数据字典 reader="NibabelReader", # 使用Nibabel读取器 allow_missing_keys=True ), EnsureChannelFirstd(keys=["image", "mask"]), Orientationd(keys=["image", "mask"], axcodes="RAS"), ScaleIntensityRanged( keys="image", a_min=20, a_max=80, # 更合适的CT值范围 b_min=0.0, b_max=1.0, clip=True ), Resized( keys=["image", "mask"], spatial_size=(128, 128, 128), mode=("trilinear", "nearest") ), EnsureTyped(keys=["image", "mask"]) ]) sample = {"image": image_path, "mask": mask_path} data = transforms(sample) # 手动添加需要的元数据 data["image_meta_dict"] = { "original_affine": np.eye(4), "affine": np.eye(4) } data["mask_meta_dict"] = { "original_affine": np.eye(4), "affine": np.eye(4) } # 保存临时文件路径用于清理 if mask_path == "temp_dummy_mask.nii.gz": data["temp_mask_path"] = mask_path else: data["temp_mask_path"] = None logger.info(f"🎯 预处理完成 | 图像尺寸: {data['image'].shape} | 掩膜尺寸: {data['mask'].shape}") return data

import numpy as np import cv2 font= cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX lower_red=np.array([0,127,128])#红色阈值下界 higher_red=np.array([10,255,255])#红色阈值上界 lower_green=np.array([35,110,106])#绿色阈值下界 higher_green=np.array([77,255,255])#绿色阈值上界 cap=cv2.VideoCapture(0)#打开电脑内置摄像头 if(cap.isOpened()): while(True): ret,frame=cap.read()#按帧读取,这是读取一帧 img_hsv=cv2.cvtColor(frame,cv2.COLOR_BGR2HSV) mask_red=cv2.inRange(img_hsv,lower_red,higher_red)#可以认为是过滤出红色部分,获得红色的掩膜 mask_green=cv2.inRange(img_hsv,lower_green,higher_green)#获得绿色部分掩膜 mask_green = cv2.medianBlur(mask_green, 7) # 中值滤波 mask_red = cv2.medianBlur(mask_red, 7) # 中值滤波 mask=cv2.bitwise_or(mask_green,mask_red)#三部分掩膜进行按位或运算 image1,cnts1,hierarchy1=cv2.findContours(mask_red,cv2.RETR_EXTERNAL,cv2.CHAIN_APPROX_NONE)#轮廓检测 image3,cnts3,hierarchy3=cv2.findContours(mask_green,cv2.RETR_EXTERNAL,cv2.CHAIN_APPROX_NONE) for cnt in cnts1: (x,y,w,h)=cv2.boundingRect(cnt)#该函数返回矩阵四个点 cv2.rectangle(frame, (x, y), (x + w, y + h), (0, 0, 255), 2)#将检测到的颜色框起来 cv2.putText(frame,'red',(x,y-5),font,0.7,(0,0,255),2) for cnt in cnts3: (x, y, w, h) = cv2.boundingRect(cnt) # 该函数返回矩阵四个点 cv2.rectangle(frame, (x, y), (x + w, y + h), (0, 255, 0), 2) # 将检测到的颜色框起来 cv2.putText(frame, 'green', (x, y - 5), font, 0.7, (0,255,0), 2) cv2.imshow('frame',frame) k=cv2.waitKey(20)&0xFF if k ==27: break cv2.waitKey(0) cv2.destroyAllWindows()

import numpy as np import cv2 font= cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX lower_red=np.array([0,127,128])#红色阈值下界 higher_red=np.array([10,255,255])#红色阈值上界 lower_green=np.array([35,110,106])#绿色阈值下界 higher_green=np.array([77,255,255])#绿色阈值上界 cap=cv2.VideoCapture(0)#打开电脑内置摄像头 cv2.namedWindow("Display_Image", cv2.WINDOW_NORMAL) if(cap.isOpened()): while(True): ret,frame=cap.read()#按帧读取,这是读取一帧 img_hsv=cv2.cvtColor(frame,cv2.COLOR_BGR2HSV) mask_red=cv2.inRange(img_hsv,lower_red,higher_red)#可以认为是过滤出红色部分,获得红色的掩膜 mask_green=cv2.inRange(img_hsv,lower_green,higher_green)#获得绿色部分掩膜 mask_green = cv2.medianBlur(mask_green, 7) # 中值滤波 mask_red = cv2.medianBlur(mask_red, 7) # 中值滤波 mask=cv2.bitwise_or(mask_green,mask_red)#三部分掩膜进行按位或运算 cnts1, hierarchy1 = cv2.findContours(mask_red, cv2.RETR_EXTERNAL, cv2.CHAIN_APPROX_NONE) cnts3, hierarchy3 = cv2.findContours(mask_green, cv2.RETR_EXTERNAL, cv2.CHAIN_APPROX_NONE) for cnt in cnts1: (x,y,w,h)=cv2.boundingRect(cnt)#该函数返回矩阵四个点 cv2.rectangle(frame, (x, y), (x + w, y + h), (0, 0, 255), 2)#将检测到的颜色框起来 cv2.putText(frame,'red',(x,y-5),font,0.7,(0,0,255),2) for cnt in cnts3: (x, y, w, h) = cv2.boundingRect(cnt) # 该函数返回矩阵四个点 cv2.rectangle(frame, (x, y), (x + w, y + h), (0, 255, 0), 2) # 将检测到的颜色框起来 cv2.putText(frame, 'green', (x, y - 5), font, 0.7, (0,255,0), 2) cv2.imshow('frame',frame) k=cv2.waitKey(20)&0xFF if k ==27: break cv2.waitKey(0) cv2.destroyAllWindows()这段代码为什么打不电脑自带的摄像头

给出下述代码的伪代码:“import cv2 import numpy as np import random def generate_random_polygon(img_shape, min_points=3, max_points=20, max_radius=50): """ 生成单个随机多边形(改进版) :param img_shape: 图像尺寸 (h, w, c) :param min_points: 顶点数量最小值 :param max_points: 顶点数量最大值 :param max_radius: 顶点离中心最大距离(控制面积) :return: 多边形顶点坐标数组 """ h, w = img_shape[:2] num_points = random.randint(min_points, max_points) # 随机中心坐标 center = (random.randint(0, w), random.randint(0, h)) # 极坐标生成顶点 points = [] for _ in range(num_points): angle = random.uniform(0, 2 * np.pi) radius = random.uniform(0.1 * max_radius, max_radius) # 10%缓冲避免过小 x = int(center[0] + radius * np.cos(angle)) y = int(center[1] + radius * np.sin(angle)) x = np.clip(x, 0, w - 1) y = np.clip(y, 0, h - 1) points.append((x, y)) # 生成凸包并添加扰动 hull = cv2.convexHull(np.array(points)) return hull + np.random.randint(-5, 5, hull.shape) def check_overlap(new_poly, polygons, img_shape): """ 碰撞检测函数 """ temp_mask = np.zeros(img_shape[:2], dtype=np.uint8) cv2.fillPoly(temp_mask, [new_poly], 255) for poly in polygons: exist_mask = np.zeros_like(temp_mask) cv2.fillPoly(exist_mask, [poly], 255) if cv2.bitwise_and(temp_mask, exist_mask).sum() > 0: return True return False def create_multi_mask(img, polygons): """ 创建掩膜 """ mask = np.zeros_like(img) for poly in polygons: cv2.fillPoly(mask, [poly], (255, 255, 255), lineType=cv2.LINE_AA) return mask # 参数配置 num_polygons = 6#random.randint(5,24) # 多边形数量 min_vertices = 60 # 顶点数最小值 max_vertices = 120 # 顶点数最大值 max_radius = 30 # 多边形尺寸控制 max_attempts = 20 # 单次生成最大尝试次数 # 读取图像 img = cv2.imread('binary_image.jpg') assert img is not None, "图像加载失败" # 生成非重叠多边形 polygons = [] attempt_count = 0 while len(polygons) < num_polygons and attempt_count < max_attempts: new_poly = generate_random_polygon(img.shape, min_vertices, max_vertices, max_radius) if not check_overlap(new_poly, polygons, img.shape): polygons.append(new_poly) attempt_count = 0 else: attempt_count += 1 # 生成并保存掩膜 mask = create_multi_mask(img, polygons) cv2.imwrite('non_overlap_mask.png', mask)”

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