Home > Software engineering >  Numpy masked array - find segment nearest to specific index
Numpy masked array - find segment nearest to specific index

Time：11-24

I have a series of small images, stored as 2d numpy arrays. After applying a threshold, I turn the input image into a masked array (mask out values below threshold). Based on this, as shown in the plot below I end up with a number of different objects (2 sometimes more). How can I identify the object that is nearest to center of this masked image, and return an array containing only that object?

enter image description here

img = masked_array(
  data=[[--, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --],
        [--, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --],
        [--, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --],
        [--, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --],
        [--, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --],
        [--, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --],
        [--, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --],
        [--, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --],
        [--, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --],
        [--, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --],
        [--, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --],
        [--, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --],
        [--, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --],
        [--, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --],
        [--, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --],
        [--, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --],
        [--, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --],
        [--, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --],
        [--, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --, --, 1.0, 1.0, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --, --],
        [--, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --, 1.0, 1.0, 1.0, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --, --],
        [--, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --, 1.0, 1.0, 1.0, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --, --],
        [--, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --, --, 1.0, 1.0, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --, --],
        [--, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, 1.0, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --],
        [--, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, 1.0, 1.0, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --, --],
        [--, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, 1.0, 1.0, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --, --],
        [--, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, 1.0, 1.0, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --, --],
        [--, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --],
        [--, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --],
        [--, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --],
        [--, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --],
        [--, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --],
        [--, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --],
        [--, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --],
        [--, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --],
        [--, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --],
        [--, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --],
        [--, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --],
        [--, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --],
        [--, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --],
        [--, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --,
         --, --, --, --, --, --, --, --]],
  mask=[[ True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True],
        [ True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True],
        [ True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True],
        [ True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True],
        [ True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True],
        [ True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True],
        [ True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True],
        [ True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True],
        [ True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True],
        [ True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True],
        [ True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True],
        [ True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True],
        [ True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True],
        [ True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True],
        [ True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True],
        [ True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True],
        [ True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True],
        [ True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True],
        [ True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True, False, False,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True],
        [ True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True, False, False, False,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True],
        [ True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True, False, False, False,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True],
        [ True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True, False, False,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True],
        [ True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True, False,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True],
        [ True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True, False, False,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True],
        [ True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True, False, False,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True],
        [ True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True, False, False,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True],
        [ True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True],
        [ True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True],
        [ True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True],
        [ True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True],
        [ True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True],
        [ True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True],
        [ True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True],
        [ True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True],
        [ True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True],
        [ True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True],
        [ True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True],
        [ True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True],
        [ True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True],
        [ True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,  True,
          True,  True,  True,  True]],
  fill_value=1e 20)

CodePudding user response：

First of all you can use a connected-component algorithm to label each object.

Then, you can find the centre of each object. You can do that for all object at once using np.where and np.add.reduce followed by a division (to compute the mean of all the pixel of each object). For more information, please read this post.

Then, for each object you can compute the distance between the centre of each object and the centre of the masked image in order to select the object with the minimal distance (np.argmin may help to do that easily).

Finally, you can find the mask of the selected object using just a np.where based on the label of the most centred object obtained previously.

CodePudding user response：

3 steps involved here:

  1. get indexes of the center and of non-masked points
  2. get the closest point to the center
  3. get the "object" in which the point closest to the center belongs. You can get this using opencv connected components (or findContour)

Step 1

Getting indexes of non masked point to get the one closest to the center

>>> center = [[img.shape[1] // 2, img.shape[0] // 2]]
>>> center
[[20, 20]]
>>> indexes = np.array(list(zip(*img.nonzero())))
>>> indexes
array([[18, 25],
       [18, 26],
       [19, 24],
       [19, 25],
       [19, 26],
       [20, 24],
       [20, 25],
       [20, 26],
       [21, 25],
       [21, 26],
       [22, 19],
       [23, 19],
       [23, 20],
       [24, 19],
       [24, 20],
       [25, 19],
       [25, 20]], dtype=int64)

Step 2

Compute the distance. I'll use scipy for this

>>> from scipy.spatial.distance import cdist
>>> distance = cdist(indexes, center)
>>> distance
array([[5.38516481],
       [6.32455532],
       [4.12310563],
       [5.09901951],
       [6.08276253],
       [4.        ],
       [5.        ],
       [6.        ],
       [5.09901951],
       [6.08276253],
       [2.23606798],
       [3.16227766],
       [3.        ],
       [4.12310563],
       [4.        ],
       [5.09901951],
       [5.        ]])
>>> np.argmin(distance)
10
>>> distance[10]
array([2.23606798])
>>> closest_point = indexes[10]
>>> closest_point
array([22, 19], dtype=int64)

Step 3

Find the "object" ( = the connected component) closest to the center I'll use OpenCV for this

>>> import cv2
>>> N_cc, cc = cv2.connectedComponents(img.data.astype(np.uint8))
>>> N_cc
3 # 3 object on your image: the 2 'black' and the white one
>>> obj = np.array(
    list(zip(*np.where(cc == cc[closest_point[0], closest_point[1]])))
)
>>> obj
array([[22, 19],
       [23, 19],
       [23, 20],
       [24, 19],
       [24, 20],
       [25, 19],
       [25, 20]], dtype=int64)

Page link：https//www.codepudding.com/Softwareengineering/202431.html

Prev:Splitting array into multiple arrays
Next:Need to check if array is sorted using a function in C
  • Related

About Us:  Contact Us      Terms of Service       Privacy Policy

Copyright © 2010-2023，Powered By CodePudding