二维数组中的连接组件答案

【问题标题】：Connected components in a 2D array二维数组中的连接组件
【发布时间】：2020-05-19 16:12:54
【问题描述】：

假设我有一个背景值为 0 的大矩阵和其他值 > 0 的点，例如

array([[1, 2, 2, 1, 0, 0, 0, 0, 0],
       [4, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0],
       [0, 0, 0, 0, 5, 6, 7, 3, 0],
       [0, 0, 0, 4, 7, 3, 2, 1, 0],
       [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]])

现在，我将补丁定义为连接值 > 0 的点集。在此示例中，我们有 2 个补丁：一个位于左上角，一个位于中右位置。

我想用 Python 编写一个算法来查找补丁的数量（在本例中为 2）以及每个补丁中的最小值及其（它们的）坐标。似乎很难。我曾考虑过 K 均值或 Voronoi 图，但我不确定它们是否适合我的问题。我仍在考虑，但我很感激任何想法。谢谢。

【问题讨论】：

标签： python numpy

【解决方案1】：

似乎您正在寻找数组的连接组件。我们可以使用skimage.measure.label 标记数组中的不同组件，并使用skimage.measure.regionprops 标记将给我们找到的组件的切片：

from skimage.measure import label, regionprops

a = np.array([[1, 2, 2, 1, 0, 0, 0, 0, 0],
              [4, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0],
              [0, 0, 0, 0, 5, 6, 7, 3, 0],
              [0, 0, 0, 4, 7, 3, 2, 1, 0],
              [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]])

l = label(a.clip(0,1))
for s in regionprops(l):
    print(s.slice)
#(slice(0, 2, None), slice(0, 4, None))
#(slice(1, 4, None), slice(3, 8, None))

请注意，您可以使用每个(x,y) 切片对象来索引a 中的相应边界框，例如，如果我们取最后一个切片：

a[s.slice]
array([[0, 0, 1, 1, 0],
       [0, 5, 6, 7, 3],
       [4, 7, 3, 2, 1]])

您可以轻松地使用它来找到相应的最小值或感兴趣的统计数据。

【讨论】：

嗨。执行切片时出现此错误：错误消息：'_RegionProperties' 对象没有属性'切片'。你知道为什么会这样吗？如果有帮助，我正在使用 Python 2.7
看起来你可能需要 python 3 然后@david
欣赏。你认为 Python 2.7 仍有可能使用它吗？还是谢谢
升级是我的建议 :) 否则请查看 scipy，这是我的另一篇帖子 stackoverflow.com/questions/57715252/…@david

【解决方案2】：

这是一个众所周知的问题：在无向图中查找连通分量。在这种情况下，将每个数字视为一个节点，并且相邻的数字（上、下、右、左）在图中它们之间有一条边。你可以使用 BFS 来解决这个问题。这个和随时可用的代码有各种资源。

对于伪代码，请看： https://math.stackexchange.com/questions/2699333/finding-connected-components-in-a-graph-using-bfs

【讨论】：