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詳解在OpenCV中實現(xiàn)的圖像標注技術(shù)

更新時間：2022年06月10日 16:02:31 作者：今天你吸貓了么

圖像標注在計算機視覺中很重要，計算機視覺是一種技術(shù)，它允許計算機從數(shù)字圖像或視頻中獲得高水平的理解力，并以人類的方式觀察和解釋視覺信息，本文將重點討論在OpenCV的幫助下創(chuàng)建這些注釋，感興趣的朋友一起看看吧

圖像標注在計算機視覺中很重要，計算機視覺是一種技術(shù)，它允許計算機從數(shù)字圖像或視頻中獲得高水平的理解力，并以人類的方式觀察和解釋視覺信息。注釋，通常被稱為圖片標簽，是大多數(shù)計算機視覺模型發(fā)展中的一個關(guān)鍵階段。本文將重點討論在OpenCV的幫助下創(chuàng)建這些注釋。以下是將要涉及的主題。

圖像注解

在一個特定的數(shù)據(jù)集中對圖像進行分類以訓練機器學習模型的過程被稱為圖像注釋。當人工注釋完成后，被標記的圖片由機器學習或深度學習模型處理，以重復注釋，不需要人工干預。

因此，圖片注釋被利用來表明你的系統(tǒng)需要識別的方面。監(jiān)督學習是在給定標記數(shù)據(jù)的情況下訓練一個ML模型的過程。

圖片注解建立了模型試圖復制的標準，因此標簽中的任何錯誤也會被重復。因此，正確的圖片注釋為訓練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)奠定了基礎(chǔ)，使注釋成為計算機視覺中最關(guān)鍵的工作之一。

圖片注釋可以手工完成，也可以在自動注釋工具的幫助下完成。自動注釋技術(shù)通常是預先訓練好的算法，可以準確地對照片進行標注。他們的注釋是復雜的注釋工作所需要的，如構(gòu)建片段掩碼，這需要時間來生成。

你是否在尋找數(shù)據(jù)科學中使用的Python庫的完整庫。查看這里.

對圖片注釋的需求

對圖片進行標注是功能數(shù)據(jù)集所需要的，因為它能讓訓練模型了解到圖片的相關(guān)方面（類別），然后它可以用來在新鮮的、從未見過的圖片中識別這些類別。

圖像注釋產(chǎn)生了訓練數(shù)據(jù)，有監(jiān)督的人工智能模型可以從中學習。注釋圖像的方式預測了人工智能在查看和學習圖像后的行為方式。因此，在訓練中經(jīng)常描述糟糕的注釋，導致模型做出糟糕的預測。

在應(yīng)對獨特的挑戰(zhàn)和在新領(lǐng)域使用人工智能時，注釋數(shù)據(jù)是非常重要的。對于像圖像分類和分割這樣的典型任務(wù)，經(jīng)常有預訓練的模型，它們可以通過使用轉(zhuǎn)移學習以最小的輸入量定制到特定的用例。

另一方面，從頭開始訓練一個全面的模型，經(jīng)常需要大量的注釋數(shù)據(jù)，分為訓練集、驗證集和測試集，這很難產(chǎn)生，也很費時。無監(jiān)督算法，不需要注釋數(shù)據(jù)，可以直接在原始數(shù)據(jù)上訓練。

圖像注解的類型

有三種盛行的圖片注釋方法，你為你的用例選擇的方法將由項目的復雜性決定。每種使用的高質(zhì)量圖片數(shù)據(jù)越多，人工智能的預測就越準確。

分類法

分類是最簡單、最快速的圖片注釋方法，因為它只需為一張圖片分配一個標簽。例如，你可以希望對一組雜貨店貨架的照片進行分類，以確定哪些照片含有蘇打水，哪些不含有。

這種方法非常適合捕捉抽象信息，比如上面的例子，或者一天中的時間，如果圖片中有汽車，或者從一開始就過濾掉不符合標準的照片。雖然分類法在提供單一的、高層次的標簽方面是最快的，但它也是我們強調(diào)的三個類別中最模糊的，因為它不能確定物品在圖像中的位置。

物體檢測

注釋者使用對象檢測給圖片中的特定事物貼上標簽。因此，如果一張圖片被標記為有冰激凌，這就更進一步說明了冰激凌在圖片中的位置，或者如果特別是搜索可可冰激凌的位置。物體檢測可以通過各種方法來完成，包括。

邊界框。注釋者使用矩形和正方形來定義目標物體在二維中的位置。這是最經(jīng)常使用的圖片注釋方法之一。立方體，也被稱為三維邊界框，被注釋者用來指定目標對象的位置和深度。
多邊形分割。注釋者采用復雜的多邊形來指定不對稱的目標項目的位置，而這些目標項目并不簡單地適合在一個盒子里。
線條。注釋器檢測圖片中的基本邊界線和曲線，用線條和樣條來區(qū)分部分。例如，注釋器可以為自駕車圖片注釋項目命名高速公路上的眾多車道。

這種方法仍然不是最精確的，因為物體檢測允許在使用方框或線條時出現(xiàn)重疊。它所提供的是項目的大致位置，同時仍然是一個相當快速的注釋程序。

語義分割

語義分割克服了物體識別中的重疊問題，保證了圖像的每個組成部分只屬于一個類別。這種方法通常在像素層面上進行，需要注釋者為每個像素分配類別（如行人、汽車或標志）。這有助于教導人工智能模型如何檢測和分類某些項目，即使它們被遮擋。例如，如果一個購物車遮住了圖像的一部分，可以用語義分割來定義可可冰淇淋的樣子，直到像素級別，讓模型知道它實際上仍然是可可冰淇淋。

用OpenCV實現(xiàn)圖像注解

在這篇文章中，我們將使用邊界框和顏色分割方法進行圖像注釋。

在邊界框中，方法將是在物體周圍手動繪制不同的邊界形狀，并在其中添加一些文字。

在顏色分割中，我們將使用KNN算法來分割查詢圖像中物體的顏色。顏色將根據(jù) "K "值被分割，"K "是最近的鄰居的數(shù)量，圖像上被分割的部分可以被視為注釋的部分。

包圍盒方法

導入必要的庫

import cv2 
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

讀取查詢圖像

input_img=cv2.imread('annotation_image.jpg',cv2.IMREAD_COLOR)

查詢圖像

在本文中，我們使用的是彩色圖像，所以我們需要使用 "cv2.IMREAD_COLOR"。因為它指示加載一個彩色圖片。任何圖片的透明度都會被忽略。這是默認設(shè)置。我們也可以為這個標志傳遞整數(shù)值1。

在對象上畫一條線

image_line=input_img.copy()
cv2.line(image_line, (900,150), (1100,150), (0,255,255), thickness=5,lineType=cv2.LINE_AA)
plt.figure(figsize=(10,10))
plt.imshow(image_line[:,:,::-1])
plt.show()

cv2.line需要輸入直線的起點和終點的坐標，以及直線的厚度、透明度和顏色。

印度分析雜志

在物體周圍畫一個圓

image_circle=input_img.copy()
cv2.circle(image_circle, (1030,340),200, (0,255,255), thickness=5,lineType=cv2.LINE_AA)
plt.figure(figsize=(10,10))
plt.imshow(image_circle[:,:,::-1])
plt.show()

cv2.circle'接收半徑和圓的坐標作為輸入。其余部分與前面討論的直線函數(shù)相同。

印度分析》雜志

在物體周圍畫一個矩形

image_rect=input_img.copy()
cv2.rectangle(image_rect, (900,150),(1100,530), (0,0,255), thickness=5,lineType=cv2.LINE_AA)
plt.figure(figsize=(10,10))
plt.imshow(image_rect[:,:,::-1])
plt.show()

它需要左上角的坐標和右下角的坐標來繪制矩形。

印度分析》雜志

KNN方法進行分割

導入必要的庫

import cv2 
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

讀取和預處理

img = cv2.cvtColor(input_img,cv2.COLOR_BGR2RGB)
image_reshape = img.reshape((-1,3))
image_2d = np.float32(image_reshape)

改變顏色的順序，因為在OpenCV中，圖像的顏色是以藍、綠、紅（BGR）來讀取的。要求是紅、綠、藍（RGB）。

應(yīng)用KNN

criteria = (cv2.TERM_CRITERIA_EPS + cv2.TERM_CRITERIA_MAX_ITER, 100, 1.0)
K = 4
attempts=10
ret,label,center=cv2.kmeans(twoDimage,K,None,criteria,attempts,cv2.KMEANS_PP_CENTERS)
center = np.uint8(center)
res = center[label.flatten()]
result_image = res.reshape((img.shape))

由于圖像是一個高分辨率的圖像，所以有很多數(shù)據(jù)點需要處理，如果迭代次數(shù)多，就會耗費時間。我們將迭代次數(shù)限制為100次，并且將ε值設(shè)置為最高值。k近鄰被設(shè)置為4，嘗試次數(shù)為10。

plt.figure(figsize=(10,10))
plt.imshow(result_image[:,:,::-1])
plt.show()

印度分析雜志

該算法對顏色進行了很好的分割?？梢钥吹剿{色、白色、灰色和棕色被分開。人們可以對圖像進行屏蔽，并進一步調(diào)整算法。

結(jié)論

處理數(shù)據(jù)最耗時的方面之一是數(shù)據(jù)收集和注釋。然而，它是訓練算法的基礎(chǔ)，必須在可行的情況下以最大的精度執(zhí)行。適當?shù)淖⑨尳?jīng)常會在后期創(chuàng)建模型的過程中節(jié)省大量的時間。通過這篇文章，我們已經(jīng)了解了不同類型的注釋和它們的實現(xiàn)。