Минимизировать область изображения при сохранении определенной метрики

Question

У меня есть фотография, и я хочу найти урожай с минимальной площадью, которая в то же время сохраняет определенный процент энергии края.

Мое решение состояло в том, чтобы сформулировать это как проблему оптимизации и позволить ограниченным оптимизаторам Scipy решить ее [код см. Ниже]. Это, по-видимому, проблематично, так как это integer problem (croping принимает целочисленные координаты в верхнем и левом углах в качестве параметров). И действительно, fmin_cobyla не может найти решение после некоторого времени выполнения 20 секунд, тогда как fmin_slsqp завершится с ошибкой после одной итерации с помощью «Сингулярная матрица C в подзадаче LSQ (режим выхода 6)».

Любые идеи о том, как я мог бы решить эту проблему в противном случае? Есть ли случайно библиотека, которая обрабатывает проблемы оптимизации на изображениях?

---

from skimage.filters import sobel 
from PIL import Image 
from scipy.optimize import fmin_slsqp 

def objective(x): 
    # minimize the area 
    return abs((x[2] - x[0]) * (x[3] - x[1])) 

def create_ratio_constr(img): 
    def constr(x): 
     # 81% of the image energy should be contained 
     x = tuple(map(int, x)) 
     crop = img.crop((x[0], x[1], x[2], x[3])) 
     area_ratio = round(sum(list(crop.getdata()))/
          float(sum(list(img.getdata()))), 2) 
     if area_ratio == 0.81: 
      return 0.0 
     return -1 
    return constr 

def borders_constr(x): 
    x = tuple(map(int, x)) 
    # 1st point is up and left of 2nd point 
    rectangle = x[0] < x[2] and x[1] < x[3] 

    # only positive values valid 
    positive = x[0] > 0 and x[1] > 0 

    if rectangle and positive: 
     return 0.0 
    return -1 

img = Image.open("/some/path.jpg") 
# get the edges 
edges = Image.fromarray(sobel(img.convert("L"))) 

ratio_constr = create_ratio_constr(edges) 
x = fmin_slsqp(objective, 
       (0, 0, edges.size[0]-1, edges.size[1]-1), 
       [borders_constr, ratio_constr], 
       disp=1) 

print x 

Answer 1

я бы, вероятно, проигнорировать требование целого для углов области кадрирования и решить проблему расслабленной. Затем рассмотрите перемещение обрезанных ребер в или из ближайшего целого пикселя. Если это для эстетических целей, пиксель +/- части, вероятно, не имеет значения. Если это должно быть правильно, есть только четыре края, которые нужно учитывать в двух местах, поэтому не должно быть большого труда найти один из 16 вариантов, который лучше всего.