如何在圖像中添加高斯形狀的物體？

Question

我有興趣在現有圖像中添加單個高斯形狀對象，如附加圖像中的內容。我想添加對象的基本圖像是8位無符號值，範圍從0-255。附圖中的明亮對象實際上是一個由歸一化植被指數（NDVI）數據表示的樹。所附的腳本是我迄今爲止所擁有的。如何將一個高斯形狀的對象（即一棵樹）的值從110-155加到現有的NDVI圖像上？

Sample data available here可與該腳本可以用來計算NDVI

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file = 'F:\path\to\fourband\image.tif'; 
[I R] = geotiffread(file); 
outputdir = 'F:\path\to\output\directory\' 

%% Make NDVI calculations 
NIR = im2single(I(:,:,4)); 
red = im2single(I(:,:,1)); 
ndvi = (NIR - red) ./ (NIR + red); 
ndvi = double(ndvi); 

%% Stretch NDVI to 0-255 and convert to 8-bit unsigned integer 
ndvi = floor((ndvi + 1) * 128); % [-1 1] -> [0 256] 
ndvi(ndvi < 0) = 0;    % not really necessary, just in case & for symmetry 
ndvi(ndvi > 255) = 255;   % in case the original value was exactly 1 
ndvi = uint8(ndvi);    % change data type from double to uint8 

%% Need to add a random tree in the image here 


%% Write to geotiff 
tiffdata = geotiffinfo(file); 
outfilename = [outputdir 'ndvi_' '.tif']; 
geotiffwrite(outfilename, ndvi, R, 'GeoKeyDirectoryTag', tiffdata.GeoTIFFTags.GeoKeyDirectoryTag) 

Answer 1

您的帖子被問如何做三件事情：

1. 我們如何產生一個高斯形物體？
2. 我們如何做到這一點，使得值在110-155之間？
3. 我們如何將它放在我們的圖像？

讓我們分別回答每個問題，其中每個問題的順序建立在前面問題的知識基礎上。

我們如何生成一個高斯形狀的物體？

您可以使用fspecial從圖像處理工具箱生成高斯你：

mask = fspecial('gaussian', hsize, sigma); 

hsize指定你的高斯的大小。你沒有在你的問題中指定它，所以我假設你會想自己玩這個。這將產生一個hsize x hsize高斯矩陣。 sigma是你的高斯分佈的標準偏差。同樣，你也沒有指定這是什麼。 sigma和hsize齊頭並進。參考我的previous post on how to determine sigma，將掩碼的標準偏差設置爲3-sigma規則通常是一個很好的規則。因此，一旦你設置hsize，就可以計算出sigma是：

sigma = (hsize-1)/6; 

因此，弄清楚什麼是hsize，然後計算出你sigma。之後，像上面那樣調用fspecial。通常是一個好主意，使hsize一個奇數整數。之所以會這樣，是因爲當我們最終將它放置在圖像中時，執行此操作的語法將允許您的蒙版對稱放置。當我們回到最後一個問題時，我會討論這個問題。

我們如何做到這一點，使得值在110-155之間？

我們可以通過調整mask中的值使得最小值爲110，最大值爲155。這可以這樣做：

%// Adjust so that values are between 0 and 1 
maskAdjust = (mask - min(mask(:)))/(max(mask(:)) - min(mask(:))); 

%//Scale by 45 so the range goes between 0 and 45 
%//Cast to uint8 to make this compatible for your image 
maskAdjust = uint8(45*maskAdjust); 

%// Add 110 to every value to range goes between 110 - 155 
maskAdjust = maskAdjust + 110; 

在一般情況下，如果你想你的高斯面罩內調整值，以使其從[a,b]，你會在0和1之間的規範化，然後再去做：

maskAdjust = uint8((b-a)*maskAdjust) + a; 

您會注意到我們將此掩碼投射到uint8。我們這樣做的原因是爲了使蒙版兼容放置在圖像中。

我們如何將它放置在我們的圖像？

所有你需要做的是找出你想要放置高斯掩模的中心的行和列。我們假設這些變量存儲在row和col中。因此，假設你要放置這ndvi，所有你需要做的是以下幾點：

hsizeHalf = floor(hsize/2); %// hsize being odd is important 
%// Place Gaussian shape in our image 
ndvi(row - hsizeHalf : row + hsizeHalf, col - hsizeHalf : col + hsizeHalf) = maskAdjust; 

爲什麼hsize應該是奇數的原因是爲了使圖像中的形狀的甚至安置。例如，如果掩模尺寸爲5×5，則對於ndvi上述語法簡化爲：

ndvi(row-2:row+2, col-2:col+2) = maskAdjust; 

從蔭罩中心，它延伸2行的上方和下方2行。列從2列向左延伸至2列。如果面具的尺寸是均勻的，那麼我們應該如何選擇掩模的模糊選擇。例如，如果掩碼大小爲4 x 4，我們應該選擇第二行還是第三行作爲中心軸？因此，爲了簡化事情，請確保您的面具的大小是奇數，或mod(hsize,2) == 1。

這應該有希望和充分地回答你的問題。祝你好運！