/// <summary>
/// Выполняет эффективную сегментацию изображения.
/// </summary>
/// <param name="inputBitmap">Изображение, которое будет сегментировано.</param>
/// <param name="outputFolder">Путь к папке, в которую нужно сохранить изображение.</param>
/// <param name="segmentOut">Массив представителей для каждого пикселя.</param>
/// <returns>Сегментированное изображение.</returns>
public Bitmap ExecuteEfficientSegmentation(Bitmap inputBitmap, string outputFolder, out int[] segmentOut)
{
Bitmap outputBitmap = new Bitmap(inputBitmap.Width, inputBitmap.Height);
using (Graphics graphics = Graphics.FromImage(outputBitmap)) //рисует на поверхности smoothedImage
{
graphics.DrawImage(inputBitmap, 0, 0, inputBitmap.Width, inputBitmap.Height); //рисует на поверхности изображение inputBitmap
}
//обернуть изображение в lockBitmap и далее пользоваться им
LockBitmap lockBitmap = new LockBitmap(outputBitmap);
lockBitmap = new GaussianBlur(Sigma).SmoothImage(lockBitmap);
int edgesCount; //число ребер в графе
Edge[] edges = BuildGraph(lockBitmap, out edgesCount);
DisjointSet disjointSet = SegmentGraph(edges, edgesCount, lockBitmap.Width * lockBitmap.Height);
JointSmallSegments(disjointSet, edges, edgesCount);
segmentOut = Colorize(lockBitmap, disjointSet);
return(lockBitmap.Source);
}
/// <summary>
/// Строит на основе графа лес минимальных остовных деревьев, каждое из которых представляет сегмент изображения.
/// </summary>
/// <param name="edges">Набор ребер, представляющих исходный граф.</param>
/// <param name="edgesCount">Число ребер в графе.</param>
/// <param name="numVerticies">Число вершин в графе.</param>
/// <returns>Система непересекающихся множеств, каждое из которых представляет собой сегмент изображения.</returns>
private DisjointSet SegmentGraph(Edge[] edges, int edgesCount, int numVerticies)
{
QuickSort(edges, 0, edgesCount - 1);
DisjointSet disjointSet = new DisjointSet(numVerticies);
//значение пороговой функции изначально дано для каждой вершины
double[] thresholdValues = new double[numVerticies];
for (int i = 0; i < numVerticies; i++)
{
thresholdValues[i] = ThresholdFunction(1);
}
for (int i = 0; i < edgesCount; i++)
{
//найти представителей сегментов, которые соединяются этим ребром
int a = disjointSet.Find(edges[i].A);
int b = disjointSet.Find(edges[i].B);
if (a != b)
{
if (edges[i].W <= thresholdValues[a] && edges[i].W <= thresholdValues[b])
{
disjointSet.Joint(a, b);
a = disjointSet.Find(a);
thresholdValues[a] = edges[i].W + ThresholdFunction(disjointSet.Size(a));
}
}
}
return(disjointSet);
}
/// <summary>
/// Объединяет маленькие сегменты.
/// </summary>
/// <param name="disjointSet">Система непересекающихся множеств, представляющая сегменты.</param>
/// <param name="edges">Массив всех ребер изображения.</param>
/// <param name="count">Число всех ребер изображения.</param>
private void JointSmallSegments(DisjointSet disjointSet, Edge[] edges, int edgesCount)
{
for (int i = 0; i < edgesCount; i++)
{
int a = disjointSet.Find(edges[i].A);
int b = disjointSet.Find(edges[i].B);
if (a != b && (disjointSet.Size(a) < MinSize || disjointSet.Size(b) < MinSize))
{
disjointSet.Joint(a, b);
}
}
}
/// <summary>
/// Раскрашивает изображение.
/// </summary>
/// <param name="lockBitmap">Изображение, которое будет раскрашено.</param>
/// <param name="disjointSet">Система непересекающихся множеств, описывающая сегменты.</param>
/// <returns>Массив, в котором каждому пикселю поставлен в соответствие представитель множества, которому он принадлежит.</returns>
private int[] Colorize(LockBitmap lockBitmap, DisjointSet disjointSet)
{
lockBitmap.LockBits();
int width = lockBitmap.Width;
int height = lockBitmap.Height;
int[] segmentOut = new int[width * height]; //массив представителей для каждого пикселя (обход - построчно)
//создадим массив случайных цветов для каждого пикселя
//но на практике понадобятся не все цвета, а только цвет представителя каждого сегмента
Random random = new Random();
Color[] colors = new Color[width * height];
for (int i = 0; i < colors.Length; i++)
{
colors[i] = Color.FromArgb(random.Next(0, 256), random.Next(0, 256), random.Next(0, 256));
}
int temp;
for (int y = 0; y < height - 1; y++)
{
int YtimesWidth = y * (width - 1);
temp = y;
for (int x = 0; x < width - 1; x++)
{
int parent = disjointSet.Find(YtimesWidth + x);
lockBitmap.SetPixel(x, y, colors[parent]);
segmentOut[temp] = parent;
temp += height;
}
}
lockBitmap.UnlockBits();
return(segmentOut);
}