[scikit-image] 82. 3次元オブジェクトの細線化(skimage.morphology.skeletonize)

はじめに

skimage.morphologyのskeletonizeで、ボクセルグラフで表示した３次元オブジェクトを細線化する方法について説明する。

コード

	import numpy as np
	from skimage.morphology import skeletonize,octahedron,ball
	import matplotlib.pyplot as plt
	#make object
	octahedron6=octahedron(3)
	ball6=ball(3)
	struc1 = np.concatenate([ball6,octahedron6])
	struc2 = np.concatenate([octahedron6,ball6])
	struc3 = np.concatenate([struc1,struc2],axis=1)
	struc4 = np.concatenate([struc2,struc1],axis=1)
	struc = np.concatenate([struc3,struc4],axis=2)
	#skeletonize
	skeleton = skeletonize(struc)
	fig = plt.figure(figsize=(8,4))
	ax1 = fig.add_subplot(121,projection='3d')
	ax1.voxels(struc,ec='w')
	ax1.grid()
	ax1.set(xlim=(-1,struc.shape[0]+1),
	ylim=(-1,struc.shape[0]+1),
	zlim=(-1,struc.shape[0]+1))
	ax1.set_title('Original', fontsize=15)
	ax2 = fig.add_subplot(122,projection='3d')
	ax2.voxels(skeleton,ec='k')
	ax2.grid()
	ax2.set(xlim=(-1,skeleton.shape[0]+1),
	ylim=(-1,skeleton.shape[0]+1),
	zlim=(-1,skeleton.shape[0]+1))
	ax2.set_title('Skeleton', fontsize=15)
	fig.tight_layout()
	plt.savefig('3d_skelton.png',dpi=100)
	plt.show()

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解説

モジュールのインポートなど

	import numpy as np
	from skimage.morphology import skeletonize,octahedron,ball
	import matplotlib.pyplot as plt

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バージョン

	import skimage
	print(skimage.__version__)
	0.16.2
	import matplotlib
	print(matplotlib.__version__)
	3.2.0
	print(np.__version__)
	1.18.1

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構造化要素で物体を作成

	#make object
	octahedron6=octahedron(3)
	ball6=ball(3)
	struc1 = np.concatenate([ball6,octahedron6])
	struc2 = np.concatenate([octahedron6,ball6])
	struc3 = np.concatenate([struc1,struc2],axis=1)
	struc4 = np.concatenate([struc2,struc1],axis=1)
	struc = np.concatenate([struc3,struc4],axis=2)

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skimage,morphologyのoctahedronとballを使って構造化要素を作成して、それらをnp.concatenateで連結して３次元オブジェクトを作成する。

３次元オブジェクトの細線化

skeleton = skeletonize(struc)

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skeletonizeで細線化する。２次元画像の細線化については下記記事で解説した。　　　

[scikit-image] 23. 画像の細線化(morphology.skeletonize)

ここでは、skimage.morphology の skeletonizeを用いた画像の細線化について説明する。

sabopy.com

2019.06.13

結果の表示

	fig = plt.figure(figsize=(8,4))
	ax1 = fig.add_subplot(121,projection='3d')
	ax1.voxels(struc,ec='w')
	ax1.grid()
	ax1.set(xlim=(-1,struc.shape[0]+1),
	ylim=(-1,struc.shape[0]+1),
	zlim=(-1,struc.shape[0]+1))
	ax1.set_title('Original', fontsize=15)
	ax2 = fig.add_subplot(122,projection='3d')
	ax2.voxels(skeleton,ec='k')
	ax2.grid()
	ax2.set(xlim=(-1,skeleton.shape[0]+1),
	ylim=(-1,skeleton.shape[0]+1),
	zlim=(-1,skeleton.shape[0]+1))
	ax2.set_title('Skeleton', fontsize=15)
	fig.tight_layout()
	plt.savefig('3d_skelton.png',dpi=100)
	plt.show()

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ボクセルグラフでオリジナル物体とその物体を細線化した結果を表示する。なお、ボクセルグラフについては下記で解説した。

[matplotlib 3D] 28. Pythonで3D voxelグラフ

3D voxelグラフの作成について解説する。

sabopy.com

2018.10.29

回転アニメーション

	import matplotlib.animation as animation
	from IPython.display import HTML
	fig = plt.figure(figsize=(8,4))
	ax1 = fig.add_subplot(121,projection='3d')
	ax1.voxels(struc,ec='w')
	ax1.grid()
	ax1.set(xlim=(-1,struc.shape[0]+1),
	ylim=(-1,struc.shape[0]+1),
	zlim=(-1,struc.shape[0]+1))
	ax2 = fig.add_subplot(122,projection='3d')
	ax2.voxels(skeleton,ec='k')
	ax2.grid()
	ax2.set(xlim=(-1,skeleton.shape[0]+1),
	ylim=(-1,skeleton.shape[0]+1),
	zlim=(-1,skeleton.shape[0]+1))
	fig.tight_layout()
	def animate(i):
	ax1.view_init(elev=30., azim=30 + 3.6*i)
	ax2.view_init(elev=30., azim=30 - 3.6*i)
	return fig,
	# Animate
	ani = animation.FuncAnimation(fig, animate,frames=100, interval=100, blit=True)
	ani.save('rotate_3d_skeltone.mp4', writer="ffmpeg",dpi=100)
	HTML(ani.to_html5_video())

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回転アニメーションは以下記事を参考にして作成した。

[matplotlib 3D] 14. 3Dグラフの回転アニメーション

matplotlib mplot3d のグラフの回転アニメーション

sabopy.com

2018.10.25

コードをダウンロード(.pyファイル)

コードをダウンロード(.ipynbファイル)

参考

Generate footprints (structuring elements) — skimage 0.26.0rc0.dev0 documentation

scikit-image.org

skimage.morphology — skimage 0.26.0rc0.dev0 documentation

scikit-image.org