• 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])//
     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!

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