<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">inform</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Информатика</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Informatics</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">1816-0301</issn><issn pub-type="epub">2617-6963</issn><publisher><publisher-name>UIIP NASB</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.37661/1816-0301-2024-21-2-86-93</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">inform-1291</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ, ИЗОБРАЖЕНИЙ, РЕЧИ, ТЕКСТА И РАСПОЗНАВАНИЕ ОБРАЗОВ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>SIGNAL, IMAGE, SPEECH, TEXT PROCESSING AND PATTERN RECOGNITION</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Интерактивная сегментация изображений на основе их кластеризации</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Clustering-based interactive image segmentation</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Залесский</surname><given-names>Б. А.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Zalesky</surname><given-names>B. A.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Залесский Борис Андреевич, доктор физико-математических наук</p><p>ул. Сурганова, 6, Минск, 220012</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Boris A. Zalesky, D. Sc. (Phys.-Math.)</p><p>st. Surganova, 6, Minsk, 220012</p></bio><email xlink:type="simple">zalesky@newman.bas-net.by</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Объединенный институт проблем информатики Национальной академии наук Беларуси</institution></aff><aff xml:lang="en"><institution>The United Institute of Informatics Problems of the National Academy of Sciences of Belarus</institution></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2024</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>28</day><month>06</month><year>2024</year></pub-date><volume>21</volume><issue>2</issue><fpage>86</fpage><lpage>93</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Залесский Б.А., 2024</copyright-statement><copyright-year>2024</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Залесский Б.А.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Zalesky B.A.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://inf.grid.by/jour/article/view/1291">https://inf.grid.by/jour/article/view/1291</self-uri><abstract><p>Цели. Рассматривается задача сегментации цветных изображений без использования предварительного обучения. Она возникает, например, когда необходимо выполнить сегментацию изображений с неизвестными заранее семантическими и цветовыми свойствами непосредственно после их получения или когда набор изображений, предназначенных для сегментации, слишком мал, а также при выполнении предварительного «разведочного» анализа изображений. В таких случаях невозможно использование мощных нейросетевых и других средств сегментации, требующих глубокого обучения.Методы. Предлагается алгоритм интерактивной сегментации изображений, основанный на анализе цветов областей, выделенных в интерактивном режиме. Вначале в интерактивном режиме выделяются весьма приближенно области изображения, принадлежащие объектам, а затем – принадлежащие фону. На следующем шаге множество цветов выделенных областей объектов и множество цветов выделенных областей фона кластеризуются по отдельности одним из алгоритмов кластеризации, например k-сред- них, нечетких c-средних, или предложенным автором алгоритмом многоуровневой кластеризации. После этого из множества центров кластеров, описывающих объект, и множества кластеров, описывающих фон, удаляются неинформативные элементы. Преобразованные множества центров кластеров объектов и  фона используются для сегментации изображения.Результаты. Построенный алгоритм позволяет выделить на цветном изображении требуемые объекты в случае, когда их цвет отличается от цвета фона. Интерактивное выделение областей объектов и областей фона не требует аккуратности и больших усилий и обычно занимает от нескольких десятков секунд до минуты. Для выделения достаточно использовать прямоугольные области, лежащие целиком внутри изображений объектов, и прямоугольные области, лежащие целиком внутри фона. Приводятся пример интерактивного выделения областей и результаты сегментирования цветных изображений.Заключение. Проведенные эксперименты показали эффективность предложенного подхода сегментирования цветных изображений. Его можно применять в случаях, когда заранее неизвестны семантические и цветовые свойства изображений, и в случаях, когда использование более мощных методов глубокого обучения, включая нейронные сети, слишком затратно или невозможно.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>Objectives. The task of color image segmentation without the use of preliminary training is considered. It arises, for example, when it is necessary to perform image segmentation with semantic and color properties unknown in advance immediately after their acquisition, or when the set of images intended for segmentation is too small, as well as when performing preliminary "exploratory" analysis of images. In such cases, powerful neural network and other segmentation tools that require deep learning can not be used.Methods. An algorithm for interactive image segmentation is proposed, based on the analysis of the colors of areas selected interactively. First, in interactive mode, the image areas belonging to the objects are selected very approximately, and then regions belonging to the background are chosen. In the next step, the set of colors of the selected object areas and the set of colors of the selected background areas are clustered separately by one of the clustering algorithms, for example, k-means, fuzzy c-means, or the multi-level clustering algorithm proposed by the author. After this, non-informative elements are removed from the set of cluster centers describing the objects and the set of clusters presenting the background. The modified sets of object and background cluster centers are used for image segmentation.Results . The constructed algorithm allows selection of the required objects in color images if the colors of the objects and the background are different. Interactive selection of object areas and background areas does not require accuracy or much effort and usually takes several tens of seconds. For selection, rectangular areas that lie entirely inside the object images, and rectangular areas that belong completely to the background can be used. Below an example of interactive regions selection and color image segmentation is shown.Conclusion. The experiments performed showed the effectiveness of the proposed approach to segmenting color images. It can be used in cases where the semantic and color properties of images are not known in advance, and in cases where the use of more powerful deep learning methods, including neural networks, is too expensive or impossible.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>цветные изображения</kwd><kwd>сегментация по цвету</kwd><kwd>кластеризация</kwd><kwd>метод k-средних</kwd><kwd>метод нечетких c-средних</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>color images</kwd><kwd>color segmentation</kwd><kwd>clustering</kwd><kwd>method k-means</kwd><kwd>method fuzzy c-means</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Гонсалес, Р. Цифровая обработка изображений : пер. с англ. / Р. Гонсалес, Р. Вудс. – М. : Техносфера, 2005. – 1075 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Gonzales R. C., Woods R. E. Digital Image Processing. Upper Saddle River, New Jersey, Prentice Hall, 2002, 814 p.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Шапиро, Л. Компьютерное зрение : пер. с англ. / Л. Шапиро, Дж. Стокман. – М. : Бином, 2006. – 752 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Shapiro L. S., Stockman G. C. Computer Vision. Upper Saddle River, New Jersey, Prentice Hall, 2001, 608 p.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Селянкин, В. В. Компьютерное зрение. Анализ и обработка изображений / В. В. Селянкин. – СПб. : Лань, 2019. – 152 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Selyankin V. V. Komp'juternoe zrenie. Analiz i obrabotka izobrazhenij. Computer Vision. Image Analysis and Processing. Saint Petersburg, Lan', 2019, 152 p. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Snyder, W. E. Fundamentals of Computer Vision / W. E. Snyder, H. Qi. – Cambridge : Cambridge University Press, 2017. – 386 р.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Snyder W. E., Qi H. Fundamentals of Computer Vision. Cambridge, Cambridge University Press, 2017, 386 р.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Bezdek, J. C. Pattern Recognition with Fuzzy Objective Function Algorithms / J. C. Bezdek. – N. Y. : Springer New York, 1981. – 272 p.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Bezdek J. C. Pattern Recognition with Fuzzy Objective Function Algorithms. New York, Springer New York, 1981, 272 p.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Залесский, Б. А. Алгоритм отслеживания объектов движущейся видеокамерой / Б. А. Залесский // Докл. Нац. акад. наук Беларуси. – 2020. – Т. 64, № 2. – С. 144–149.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Zalesky B. A. Object tracking algorithm by moving video camera. Doklady Nacionalʹnoj akademii nauk Belarusi [Doklady of the National Academy of Sciences of Belarus], 2020, vol. 64, no. 2, pp. 144–149 (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Залесский, Б. А. Многоуровневый алгоритм цветовой кластеризации изображений / Б. А. Залесский // Докл. Нац. акад. наук Беларуси. – 2021. – Т. 65, № 3. – С. 209–274.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Zalesky B. A. Multilevel algorithm for color clustering of images. Doklady Nacionalʹnoj akademii nauk Belarusi [Doklady of the National Academy of Sciences of Belarus], 2021, vol. 65, no. 3, pp. 209–274 (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
