【opencv】图像细化

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【opencv】图像细化

2014-02-17 21:03 5333人阅读 评论(14) 收藏 举报

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opencv（1） 

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     在我们进行图像处理的时候，有可能需要对图像进行细化，提取出图像的骨架信息，进行更加有效的分析。

     图像细化（Image Thinning），一般指二值图像的骨架化（Image Skeletonization） 的一种操作运算。

     所谓的细化就是经过一层层的剥离，从原来的图中去掉一些点，但仍要保持原来的形状，直到得到图像的骨架。骨架，可以理解为图象的中轴。

     好的细化算法一定要满足：

• 收敛性；
• 保证细化后细线的连通性；
• 保持原图的基本形状；
• 减少笔画相交处的畸变；
• 细化结果是原图像的中心线；
• 细化的快速性和迭代次数少；

    这里，我们对“Zhang并行快速细化算法”进行了实现（注意，该算法为并行算法，而我们在实现过程中并没有并行化处理，所以，效率并没有达到最好）。

    参考资料

• 细化算法
• 论文 A fast parallel algorithm for thinning digital patterns

  #include <opencv2/opencv.hpp>
  #include <iostream>
  #include <vector>
  #include <limits>
  
  using namespace cv;
  using namespace std;
  
  /**
   * @brief 对输入图像进行细化
   * @param[in] src为输入图像,用cvThreshold函数处理过的8位灰度图像格式，元素中只有0与1,1代表有元素，0代表为空白
   * @param[out] dst为对src细化后的输出图像,格式与src格式相同，调用前需要分配空间，元素中只有0与1,1代表有元素，0代表为空白
   * @param[in] maxIterations限制迭代次数，如果不进行限制，默认为-1，代表不限制迭代次数，直到获得最终结果
   */
  void thinImage(IplImage* src,IplImage* dst,int maxIterations = -1 )
  {
      CvSize size = cvGetSize(src);
      cvCopy(src,dst);//将src中的内容拷贝到dst中
      int count = 0;  //记录迭代次数
      while (true)
      {
          count++;
          if(maxIterations!=-1 && count > maxIterations) //限制次数并且迭代次数到达
              break;
          //std::cout << count << ' ';输出迭代次数
          vector<pair<int,int> > mFlag; //用于标记需要删除的点
          //对点标记
          for (int i=0; i<size.height; ++i)
          {
              for (int j=0; j<size.width; ++j)
              {
                  //如果满足四个条件，进行标记
                  //  p9 p2 p3
                  //  p8 p1 p4
                  //  p7 p6 p5
                  int p1 = CV_IMAGE_ELEM(dst,uchar,i,j);
                  int p2 = (i==0)?0:CV_IMAGE_ELEM(dst,uchar,i-1,j);
                  int p3 = (i==0 || j==size.width-1)?0:CV_IMAGE_ELEM(dst,uchar,i-1,j+1);
                  int p4 = (j==size.width-1)?0:CV_IMAGE_ELEM(dst,uchar,i,j+1);
                  int p5 = (i==size.height-1 || j==size.width-1)?0:CV_IMAGE_ELEM(dst,uchar,i+1,j+1);
                  int p6 = (i==size.height-1)?0:CV_IMAGE_ELEM(dst,uchar,i+1,j);
                  int p7 = (i==size.height-1 || j==0)?0:CV_IMAGE_ELEM(dst,uchar,i+1,j-1);
                  int p8 = (j==0)?0:CV_IMAGE_ELEM(dst,uchar,i,j-1);
                  int p9 = (i==0 || j==0)?0:CV_IMAGE_ELEM(dst,uchar,i-1,j-1);
  
                  if ((p2+p3+p4+p5+p6+p7+p8+p9)>=2 && (p2+p3+p4+p5+p6+p7+p8+p9)<=6)
                  {
                      int ap=0;
                      if (p2==0 && p3==1) ++ap;
                      if (p3==0 && p4==1) ++ap;
                      if (p4==0 && p5==1) ++ap;
                      if (p5==0 && p6==1) ++ap;
                      if (p6==0 && p7==1) ++ap;
                      if (p7==0 && p8==1) ++ap;
                      if (p8==0 && p9==1) ++ap;
                      if (p9==0 && p2==1) ++ap;
  
                      if (ap==1)
                      {
                          if (p2*p4*p6==0)
                          {
                              if (p4*p6*p8==0)
                              {
                                  //标记
                                  mFlag.push_back(make_pair(i,j));
                              }
                          }
                      }
                  }
              }
          }
  
          //将标记的点删除
          for (vector<pair<int,int> >::iterator i=mFlag.begin(); i!=mFlag.end(); ++i)
          {
              CV_IMAGE_ELEM(dst,uchar,i->first,i->second) = 0;
          }
  
          //直到没有点满足，算法结束
          if (mFlag.size()==0)
          {
              break;
          }
          else
          {
              mFlag.clear();//将mFlag清空
          }
  
          //对点标记
          for (int i=0; i<size.height; ++i)
          {
              for (int j=0; j<size.width; ++j)
              {
                  //如果满足四个条件，进行标记
                  //  p9 p2 p3
                  //  p8 p1 p4
                  //  p7 p6 p5
                  int p1 = CV_IMAGE_ELEM(dst,uchar,i,j);
                  if(p1!=1) continue;
                  int p2 = (i==0)?0:CV_IMAGE_ELEM(dst,uchar,i-1,j);
                  int p3 = (i==0 || j==size.width-1)?0:CV_IMAGE_ELEM(dst,uchar,i-1,j+1);
                  int p4 = (j==size.width-1)?0:CV_IMAGE_ELEM(dst,uchar,i,j+1);
                  int p5 = (i==size.height-1 || j==size.width-1)?0:CV_IMAGE_ELEM(dst,uchar,i+1,j+1);
                  int p6 = (i==size.height-1)?0:CV_IMAGE_ELEM(dst,uchar,i+1,j);
                  int p7 = (i==size.height-1 || j==0)?0:CV_IMAGE_ELEM(dst,uchar,i+1,j-1);
                  int p8 = (j==0)?0:CV_IMAGE_ELEM(dst,uchar,i,j-1);
                  int p9 = (i==0 || j==0)?0:CV_IMAGE_ELEM(dst,uchar,i-1,j-1);
  
                  if ((p2+p3+p4+p5+p6+p7+p8+p9)>=2 && (p2+p3+p4+p5+p6+p7+p8+p9)<=6)
                  {
                      int ap=0;
                      if (p2==0 && p3==1) ++ap;
                      if (p3==0 && p4==1) ++ap;
                      if (p4==0 && p5==1) ++ap;
                      if (p5==0 && p6==1) ++ap;
                      if (p6==0 && p7==1) ++ap;
                      if (p7==0 && p8==1) ++ap;
                      if (p8==0 && p9==1) ++ap;
                      if (p9==0 && p2==1) ++ap;
  
                      if (ap==1)
                      {
                          if (p2*p4*p8==0)
                          {
                              if (p2*p6*p8==0)
                              {
                                  //标记
                                  mFlag.push_back(make_pair(i,j));
                              }
                          }
                      }
                  }
              }
          }
          //删除
          for (vector<pair<int,int> >::iterator i=mFlag.begin(); i!=mFlag.end(); ++i)
          {
              CV_IMAGE_ELEM(dst,uchar,i->first,i->second) = 0;
          }
  
          //直到没有点满足，算法结束
          if (mFlag.size()==0)
          {
              break;
          }
          else
          {
              mFlag.clear();//将mFlag清空
          }
      }
  }
  
  int main(int argc, char*argv[])
  {
      //获取图像
      if (argc!=2)
      {
          cout << "参数个数错误！"<<endl;
          return -1;
      }
      IplImage *pSrc = cvLoadImage(argv[1],CV_LOAD_IMAGE_GRAYSCALE);
      if (!pSrc)
      {
          cout << "读取文件失败！" << endl;
          return -1;
      }
      IplImage *pTemp = cvCreateImage(cvGetSize(pSrc),pSrc->depth,pSrc->nChannels);
      IplImage *pDst = cvCreateImage(cvGetSize(pSrc),pSrc->depth,pSrc->nChannels);
  
      //将原图像转换为二值图像
      cvThreshold(pSrc,pTemp,128,1,CV_THRESH_BINARY);
      //图像细化
      thinImage(pTemp,pDst);
  
      for (int i=0; i<pDst->height; ++i)
      {
          for (int j=0; j<pDst->width; ++j)
          {
              if(CV_IMAGE_ELEM(pDst,uchar,i,j)==1)
                  CV_IMAGE_ELEM(pDst,uchar,i,j)= 255;
          }
      }
  
      namedWindow("src",CV_WINDOW_AUTOSIZE);
      namedWindow("dst",CV_WINDOW_AUTOSIZE);
      cvShowImage("src",pSrc);
      cvShowImage("dst",pDst);
  
      waitKey(0);
  }

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