改进的二值图像像素标记算法及程序实现（含代码）

　　笔者实现了一个论文里面的算法程序，论文（可以网上搜索到，实在搜不到可以联系笔者或留下邮箱发给你）讲解比较到位，按照作者的思路写完了代码，测试效果很好，在此分享一下算法思路及实现代码。

　　此算法优于一般的像素标记算法，只需扫描一遍就可以得出图像边界、面积等等，大大减少了计算量。

算法描述：

　　一、全图扫描

　　　　对二值图像全图扫描，左到右，上到下，一遇到像素边界就进行判断。像素边界指当前像素灰度为1，其他8领域至少有一个灰度值为0。

　　　　1.先依次判断当前像素（i,j）的左侧、左上侧、上侧像素和右上侧像素是否被已标记，一旦遇到已标记则说明当前像素（i,j）和这个已标记像素属于同一个目标，赋予Edge[i][j]相同的标记值，结束本像素标记，如四个像素都未标记则进入第二步。

　　　　2.当前像素右移一部，即变为（i,j+1），进入一子循环，每次循环判断当前像素右上侧像素是否已标记。如已标记则赋予Edge[i][j]相同的标记值并跳出循环结束，如当前像素右上侧像素未标记则右移一位像素继续判断，直到到达这一行像素的右侧边界，跳出循环说明像素（i,j）属于新目标。则原来最大目标标记值temp加1并赋予Edge[i][j],结束本像素标记。

　　　　这一大步需要注意可能会有同一类别被分到不同目标，需要全图扫描时进行判断，主要是凹形。

　　二、扫描后处理

　　　　1.归类。前面记录的等价标记数组只是记录了两两等价情况，而实际可能超过两个，如三个等价。这里需要补充的是，Same2数组是一个tempX1的数组，第几行就对应第几个目标处理情况。依次扫描Same1数组每一行，在Same2中修改类别值，保证统一类的值归为一类。

　　　　2.标以正确的目标值。经过上一步，属于同一目标的像素标记值都已归为一类，有几类就有几个带下凹的目标，再加上0的个数(不带下凹的目标个数)就是实际目标总数。顺序扫描Same2,遇到0说明该行号表示的目标位没有下凹的，result+1赋予Same3的同一行，遇到非零数字，则看它是否第一次出现，如果第一次出现，result+1并赋予Same3同一行，如Same2这一行的值不是第一次出现，则把前面具有相同数字那一行在Same3中同行的值赋予Same3的这一行，直到检测完Same2。最后在Same3的最后数字表示的就是目标数。

　　　　3.根据得到目标数进行目标划分，整个图像就被分到了几个目标值。得到的目标值可以统计目标数目、实现面积、周长和质心等特征值。

程序代码：

　　

  1 //改进的像素标记算法实现代码及注释
  2 //作者用这个算法来绘制目标外接矩形用的
  3 //返回找到图像目标处理凹形数目，参数frame是原始二值图像，num为处理前凹形找到目标数目，s和e分别表示绘制矩形的开始点和结束点
  4 int pixelFlag(cv::Mat &frame,int &num,vector<Point2f> &s,vector<Point2f> &e)//返回个数
  5 {
  6     //frame.
  7     int kind=0,kindEnd=0,kindResult=0;//归类类别
  8     vector<int> same1[2];//可疑边界目标
  9 
 10     int edge[frame.rows][frame.cols];//表明边界属于哪个类
 11     memset(edge,0,sizeof(edge));
 12     //qDebug()<<frame.channels();
 13     //扫描每个像素判断
 14     for(int i=1;i<frame.rows-1;i++)
 15          for(int j=1;j<frame.cols-1;j++)
 16         {
 17             if((frame.at<uchar>(i,j)!=0)&&(!frame.at<uchar>(i-1,j)||!frame.at<uchar>(i-1,j-1)||!frame.at<uchar>(i-1,j+1)
 18                                       ||!frame.at<uchar>(i,j-1)||!frame.at<uchar>(i,j+1)||!frame.at<uchar>(i+1,j-1)
 19                                       ||!frame.at<uchar>(i+1,j)||!frame.at<uchar>(i+1,j+1)))//判断边界点
 20             {
 21                 if(edge[i][j-1])//判断是否紧邻已被标物体  左
 22                 {
 23                     edge[i][j]=edge[i][j-1];
 24                 }
 25                 else
 26                     if(edge[i-1][j-1])//左上
 27                     {
 28                         edge[i][j]=edge[i-1][j-1];
 29                     }
 30                     else
 31                         if(edge[i-1][j])//上
 32                         {
 33                             edge[i][j]=edge[i-1][j];
 34                         }else
 35                             if(edge[i-1][j+1])//右上
 36                             {
 37                                 edge[i][j]=edge[i-1][j+1];
 38                             }else
 39                             {
 40                                 int f=0;
 41                                 while(frame.at<uchar>(i,j+f)&&((j+f)<frame.cols-1))//右移判断
 42                                 {
 43                                     if(edge[i-1][j+f+1])
 44                                     {
 45                                         edge[i][j]=edge[i-1][j+f+1];
 46                                         break;
 47                                     }
 48                                     else
 49                                     {
 50                                         f++;
 51                                     }
 52                                 }
 53                                 if(!frame.at<uchar>(i,j+f))//未找到处理
 54                                 {
 55                                     kind++;
 56                                     edge[i][j]=kind;
 57 
 58                                 }
 59                             }
 60                 if(edge[i][j]&&edge[i-1][j+1])//如果当前点和右上不在一个类别就记录
 61                 {
 62                     if(edge[i][j]!=edge[i-1][j+1])
 63                     {
 64                         same1[0].push_back(edge[i][j]);
 65                         same1[1].push_back(edge[i-1][j+1]);
 66                     }
 67                 }
 68 
 69 
 70 
 71             }
 72         }
 73 
 74     //处理扫描后的结果
 75     int same2[kind];memset(same2,0,sizeof(same2));
 76     int sameEnd[kind];memset(sameEnd,0,sizeof(sameEnd));
 77     //QDebug debug;
 78     if(!same1[0].empty())
 79     {
 80         for(uint i=0;i<same1[0].size();i++)
 81         {
 82             if((!same2[same1[0][i]-1])&&(!same2[same1[1][i]-1]))//如果都没有处理，种类加1
 83             {
 84                 kindEnd++;
 85                 same2[same1[0][i]-1]=kindEnd;
 86                 same2[same1[1][i]-1]=kindEnd;
 87             }else
 88                 if(same2[same1[0][i]-1]&&same2[same1[1][i]-1])
 89                 {
 90                     same2[same1[0][i]-1]=same2[same1[1][i]-1];
 91 
 92                 }else
 93                     if(!same2[same1[0][i]-1]&&same2[same1[1][i]-1])
 94                     {
 95                         same2[same1[0][i]-1]=same2[same1[1][i]-1];
 96                     }else if(same2[same1[0][i]-1]&&!same2[same1[1][i]-1])
 97                     {
 98                         same2[same1[1][i]-1]=same2[same1[0][i]-1];
 99                     }
100 
101         }
102     }
103 
104     for(int i=0;i<kind;i++)//复制到sameend
105     {
106 
107         if(!same2[i])
108         {
109             kindResult++;
110             sameEnd[i]=kindResult;
111         }
112         else
113             //if(same2)
114             {
115                 int j=0;
116                 while(j<i)
117                 {
118                     if(same2[j]==same2[i])
119                     {
120                         break;
121                     }
122                     j++;
123                 }
124                 if(j<i)
125                 {
126                     sameEnd[i]=sameEnd[j];
127                 }else
128                 {
129                     kindResult++;
130                     sameEnd[i]=kindResult;
131                 }
132 
133             }
134     }
135     num=kind;
136     //对边界进行处理
137     for(int i=1;i<frame.rows-1;i++)
138         for(int j=1;j<frame.cols-1;j++)
139         {
140             if(edge[i][j])
141             {
142                 edge[i][j]=sameEnd[edge[i][j]-1];
143             }
144         }
145     for(int i=0;i<kindResult;i++)
146     {
147         s.push_back(Point2f(1000,1000));
148         e.push_back(Point2f(0,0));
149     }
150     for(int i=1;i<frame.rows-1;i++)//求边界对角点
151         for(int j=1;j<frame.cols-1;j++)
152         {
153             if(edge[i][j])
154             {
155                 if(s[edge[i][j]-1].y>i)
156                 {
157                     s[edge[i][j]-1].y=i;
158                 }
159                 if(s[edge[i][j]-1].x>j)
160                 {
161                     s[edge[i][j]-1].x=j;
162                 }
163                 if(e[edge[i][j]-1].y<i)

164                 {
165                     e[edge[i][j]-1].y=i;
166                 }
167 
168                 if(e[edge[i][j]-1].x<j)
169                 {
170                     e[edge[i][j]-1].x=j;
171                 }
172             }
173         }
174      return kindResult;
175 
176 
177 
178 }

效果如下：

　　

共享园友，学习共勉！

posted on 2014-08-19 12:15  zCoderJoy  阅读(2554)  评论(4)  编辑  收藏  举报