Didactic Watershed Algorithm by Region Growing Limited by Mask.

Passo a passo

Cards

Linha do tempo

Código Python

Fluxograma

Crescimento de Regiões Confinado por Máscara

Inundação concorrente com restrição geométrica de suporte e sincronização síncrona por malha

Rotular os marcadores sementes em f via mm.label0(f, b), instanciar a malha dinâmica g ← f.copy() e binarizar a mask.

Enquanto houver pixels não rotulados (while True), reiniciar o controle de atividade mudou ← False e varrer a imagem:

Identificar se a coordenada atual é um vazio contido no escopo: g[x,y] == 0 and mask[x,y].

Avaliar a vizinhança estrutural em mm._viz(f, b, x, y) baseada no estado síncrono estável f.

Se um vizinho possuir rótulo dominante (g[x,y] < f[vy,vx]), a célula em g absorve esse identificador e marca-se mudou ← True.

Verificar ponto fixo: caso uma varredura completa não expanda nenhuma fronteira (not mudou), interrompe-se o laço (break).

Atualizar o estado de referência de forma síncrona para a próxima iteração: f ← g.copy().

Se op == 'region', retornar o mapa de bacias g; caso contrário, extrair as cristas divisórias via mm.gradm(g).

A sincronização f = g.copy() ao final de cada ciclo impede o crescimento assimétrico ou dependente da ordem da varredura raster (propagação em estilo Jacobi).

Escopo Geométrico

mask[x,y] > 0

Restrição binária rígida impedindo o avanço periférico de rótulos.

Estabilização

if not mudou: break

Evita loops infinitos interrompendo ao saturar o domínio da máscara.

Mapeamento Jacobi

f = g.copy()

Sincronização em bloco após inspeção de todas as coordenadas.

Inicialização

Geração dos identificadores iniciais pelo mapeamento de componentes conexas e binarização da máscara de suporte.

Expansão Concorrente

Varredura 2D inspecionando vazios internos autorizados. A malha de trabalho g absorve os rótulos lidos da referência estável f.

Ponto Fixo Local

A flag mudou monitora mudanças estruturais. Se nenhuma frente avançar, o laço de inundação é finalizado via break.

Sincronização e Saída

Atualização em bloco do estado referencial. A saída pode ser moldada como partições regionais ou linhas de cristas (linhas de watershed).

Condicionamento Prévio

Rotulagem preliminar de marcadores e isolamento booleano do domínio.

Laço Síncrono Iterativo

while True

Redefinição de flag: mudou = False

Crescimento condicional: se g[x,y] == 0 e estiver na máscara, expande lendo f

Controle de estabilidade: if not mudou: break

Atualização síncrona: f = g.copy()

Extração Topológica

Retorno condicional das bacias preenchidas ou cálculo morfológico do gradiente de transição.

mm_watershed.py Algoritmo com Restrição de Máscara

def watershed0(f, mask=None, b=np.zeros((3,3),dtype='uint8'), op='region'):
    f = mm.label0(f, b)
    g = f.copy()
    mask = np.ones_like(f) if mask is None else (mask > 0)
    
    while True:
        mudou = False
        for x in range(f.shape[0]):
            for y in range(f.shape[1]):
                if g[x,y] == 0 and mask[x,y]:
                    for vy,vx,bv in mm._viz(f, b, x, y):
                        if bv and g[x,y] < f[vy,vx]: 
                            g[x,y] = f[vy,vx]
                            mudou = True
        if not mudou: 
            break
        f = g.copy()
        
    return g if op == 'region' else mm.gradm(g, mm.secross())

mask = (mask > 0) — Converte a imagem de suporte informada para um mapa Booleano indexável.

g[x,y] == 0 and mask[x,y] — Filtro ativo: pixels fora da máscara (fundo zero) são ignorados de imediato, confinando as frentes de expansão.

if not mudou: break — Mecanismo de escape. Quando todos os espaços internos permitidos forem preenchidos ou estabilizados contra a barreira, o laço aborta de forma limpa.

Description: Figure 4.23: Didactic Watershed Algorithm by Region Growing Limited by Mask.

Algoritmo Didático do Watershed Limitado por Máscara — painel interativo