基于qt,opencv交互式的graphcuts算法的实现

1.原理

交互式graphcuts算法是通过标记目标和背景像素，统计像素的灰度值，然后计算出目标像素和背景像素灰度值的均值和方差，再通过高斯函数代入该均值和方差映射出原图。通过映射出的原图和构造的图（graph）送入能量函数，当能量函数达到最小时，即为分割完成。

这里通过个人的理解，对graphcuts的原理大致说明了一下，关于graphcuts原理的讲解，请参考http://blog.csdn.net/zouxy09/article/details/8532111这篇博客对graphcuts算法讲解的已经够透彻了。

如果对graphcuts算法不是很理解的同学，本博客可能不是很适合你！

2.基于qt,opencv交互式的graphcuts算法的实现

（1）qt是什么，qt就是做界面的工具而已；

（2）opencv是处理自然图像第三方库（如果同学要处理的是医学图像，可能本文也不适合你，因为opencv的局限性，目前只能处理自然图像）

（3）qt实现界面

由于时间关系，本文只做了一个初步界面，还有好多功能，期待其他同学后续完成。

本文用qt中的QLabel显示图像，如下图。左边窗口是显示原图，右边是分割结果图像。



（4）本文只制作了另一个简单的分割并显示的界面，所用用到的头文件如下图片所示。



graphcut.ui是显示待分割和已经分割好了的图像的窗口，bock.h，graph.h，instances.inc，LazySnapping.h，SimpleKMeans.h都是原作者写的关于图（graph）的类；graph.cpp，LazySnapping.cpp，maxflow.cpp，SimpleKMeans.cpp是原作者写相关类实现文件。本文所做的工作只有graphcut.ui，graphcut.h，graphcut.cpp三个文件，说白了，本文就是将原作者写的graphcuts算法调试成功，并加了一个界面。

3.操作步骤

这部分内容本来是没有必要讲的，为了那些帮助那些跟我一样初次接触VS,Qt，OpenCV等小白同学，这里把操作步骤写的详细一下吧。



在上图中，双击graphcut.sln。这是VS下打开工程项目的索引。打开了以后，就可以看到


这是打开graphcut项目之后，VS中显示的窗口。如果你将OpenCV和Qt安装好了，应该就可以直接按下F5键运行。项目运行成功后就会出现如下窗口


如果此时你运行到了这一步了，那就可以跟你说一声恭喜了，因为接下来你就可以立马运行graphcut算法了。此时心中有没有一万个草泥马涌现出来，终于把你运行成功了。这时候点击File->OpenImage按钮，就会显示待分割图像。本人是在百度图下载了一张泰迪熊的图像，是不是感觉很可爱啊有木有...



这时选中teddy.png图像，然后按下Edit->Segment按钮，就会弹出另一个显示泰迪熊的窗口。在弹出泰迪熊的窗口中，用鼠标左键画泰迪熊，用鼠标右键画背景。



此时，像素已经标记完了。将输入法切换成英文状态，按下键盘上的s键就完成了分割。


到此处，你已经完成本程序。有人想说，中间的交互界面怎么不是在显示泰迪熊的窗口中完成，而是在新弹出的窗口完成？因为本人刚接触Qt哈，还做不到那一步。所以交互界面只能用opencv的代码实现了。可能又有人问，那弹出的窗口怎么也关闭不了啊？此时你只要把鼠标放在新弹出的窗口上，并按下键盘上的ESC键，新弹出的窗口即可关闭。

4.总结

graphcut算法确实很强大，也有很多改进的地方。本人是一名在校硕士研究生，本人的课题也是做改进graphcut算法，不过是针对医学图像处理。貌似扯远了哈~

关于graphcut其他的相关细节，同学们只能去看《Interactive Graph Cutsfor Optimal Boundary & Region Segmentation of Objects in N-D Images》这篇论文，这篇论文是graphcut算法提出者Yuri Y. Boykov写的，他对graphcut算法从由来和原理将的很透彻。但是，中间的证明过程，我也没有看懂，不知所云。这毕竟是顶级期刊IEEE上的文章，对于我等小白要想彻底了解其中的含义，还需要下一番苦功夫哈！

最后说明一下，本文实现代码是基于VS2013，Qt5.6.2，OpenCV2.3.14，Windows10，32位

代码链接：http://download.csdn.net/download/wocanimei007/9947387。