实验中需要用到区域联通的算法，就是类似于matlab中bwlabel的函数。网上找了找c++源码未果，bwlabel-python版用python描述了matlab中的实现方法，但是最后对标签的处理部分并未看明白，故自己用c++实现了一个。先直接看bwlabel函数代码：
cv::Mat bwlabel(const cv::Mat in, int * num, const int mode) { const int num_runs = number_of_runs(in); int * sc = new int[num_runs]; int * ec = new int[num_runs]; int * r = new int[num_runs]; int * labels = new int[num_runs]; memset(labels, 0, sizeof(int)*num_runs); fill_run_vectors(in, sc, ec, r); first_pass(sc, ec, r, labels, num_runs, mode); cv::Mat result = cv::Mat::zeros(in.size(), CV_8UC1); int number = 0; for(int i = 0; i < num_runs; i++) { uchar * p_row = result.ptr<uchar>(r[i]); for(int j = sc[i]; j <= ec[i]; j++) p_row[j] = labels[i]; if(number < labels[i]) number = labels[i]; } if(num != NULL) *num = number; delete [] sc; delete [] ec; delete [] r; delete [] labels; return result; }
bwlabel中要用到三个辅助函数：number_of_runs，fill_run_vectors，first_pass。函数number_of_runs计算每一行中非零像素团的个数并累加起来。
1 1 0 0 0 1 1 1 0 0
比如，上面这一行就有2个非零像素团，我们称这样的像素团为Run，函数number_of_runs实现如下：
int number_of_runs(const cv::Mat in) { const int rows = in.rows; const int cols = in.cols; int result = 0; for(int row = 0; row < rows; row++) { const uchar * p_row = in.ptr<uchar>(row); if(p_row[0] != 0) result++; for(int col = 1; col < cols; col++) { if(p_row[col] != 0 && p_row[col-1] == 0) result++; } } return result; }
这个函数算法思想是，扫描每一行，对每一行，如果当前元素非零并且前一元素为零则Run的个数加一。
函数fill_run_vectors的作用是填充三个数据结构：sc[],ec[],r[]，它们分别表示开始列标、结束列标和行标，数组长度为由number_of_runs函数得到的Run的个数。函数fill_run_vectors实现如下：
void fill_run_vectors(const cv::Mat in, int sc[], int ec[], int r[]) { const int rows = in.rows; const int cols = in.cols; int idx = 0; for(int row = 0; row < rows; row++) { const uchar * p_row = in.ptr<uchar>(row); int prev = 0; for(int col = 0; col < cols; col++) { if(p_row[col] != prev) { if(prev == 0) { sc[idx] = col; r[idx] = row; prev = 1; } else { ec[idx++] = col - 1; prev = 0; } } if(col == cols-1 && prev == 1) { ec[idx++] = col; } } } }
算法思想还是遍历每一行，用变量prev保存一行中上一个团是0还是1，如果出现01跳变那么就要记录下新的Run的开始列标和行标，如果出现10跳变（或者这行结束并且prev=1）那么就记录下这个Run的结束列标。
函数first_pass顾名思义，字面上说第一次扫描。因为函数扫描每一个Run块，给它打标签。当出现如下情况时：
1 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0
函数给第一行第一个Run打上标签1，第二个Run打上标签2，当遍历到第二行时，发现这一行的一个Run与第一行第一个Run相邻，故打上标签1，但当继续遍历时发现这个Run也与第一行第二个Run相邻，但函数并没有改变第一行第二个Run的标签，而是记录下这两个标签其实该一样。遍历完第二行结果为：
1 1 0 0 2 2 2 0 0 1 1 1 1 0 0 0
遍历完每一个Run过后就是处理刚才未处理的标签了。函数first_pass实现如下：
void first_pass(const int sc[], const int ec[], const int r[],int labels[], const int num_runs, const int mode) { int cur_row = 0; int next_label = 1; int first_run_on_prev_row = -1; int last_run_on_prev_row = -1; int first_run_on_this_row = 0; int offset = 0; int * equal_i = new int[num_runs]; int * equal_j = new int[num_runs]; int equal_idx = 0; if(mode == 8) offset = 1; for(int k = 0; k < num_runs; k++) { if(r[k] == cur_row + 1) { cur_row += 1; first_run_on_prev_row = first_run_on_this_row; first_run_on_this_row = k; last_run_on_prev_row = k - 1; } else if(r[k] > cur_row + 1) { first_run_on_prev_row = -1; last_run_on_prev_row = -1; first_run_on_this_row = k; cur_row = r[k]; } if(first_run_on_prev_row >= 0) { int p = first_run_on_prev_row; while(p <= last_run_on_prev_row && sc[p] <= (ec[k] + offset)) { if(sc[k] <= ec[p] + offset) { if(labels[k] == 0) labels[k] = labels[p]; else if(labels[k] != labels[p]) { //labels[p] = labels[k]; equal_i[equal_idx] = labels[k]; equal_j[equal_idx] = labels[p]; equal_idx += 1; } } p += 1; } } if(labels[k] == 0) { labels[k] = next_label++; } } /////////////////////// process labels for(int i = 0; i < equal_idx; i++) { int max_label = equal_i[i] > equal_j[i] ? equal_i[i] : equal_j[i]; int min_label = equal_i[i] < equal_j[i] ? equal_i[i] : equal_j[i]; for(int j = 0; j < num_runs; j++) { if(labels[j] == max_label) labels[j] = min_label; } } delete [] equal_i; delete [] equal_j; /////////////////////process ignore labels int * hist = new int[next_label]; int * non_labels = new int[next_label]; memset(hist, 0, sizeof(int)*next_label); int non_num = 0; for(int i = 0; i < num_runs; i++) { hist[labels[i]]++; } for(int i = 1; i < next_label; i++) { if(hist[i] == 0) non_labels[non_num++] = i; } for(int j = 0; j < num_runs; j++) { int k = labels[j]; for(int i = non_num-1; i >= 0; i--) { if(k > non_labels[i]) { labels[j] -= (i+1); break; } } } delete [] hist; delete [] non_labels; }
前面遍历每一个Run分两种情况，上一行有Run和上一行无Run：当上一行无Run时就分配一个新的标签，当上一行有Run时还要考虑是否与上一行Run相邻，若相邻则打上上一行的标签，当出现上面讲到的情况时就保存这两个标签到数组equal_i,equal_j中。
接下来就是处理equal_i和equal_j这两个数组了，要将它们当中相同族的不同标签合并到一起（注释process labels下面代码）。
这样过后还不能完事，有可能出现标签间断的现象（如1，2，4，6），就是还必须把标签（如1，2，4，6）映射到一个连续的空间（1，2，3，4）。参见注释process ignore labels以下代码。
这样过后就差不多了，最后一步是在bwlabel中给返回的Mat中元素打上对应的标签。