二值图像连通域标记算法
八邻域标记算法：
1） 判断此点八邻域中的最左，左上，最上，上右点的情况。如果都没有点，则表示一个新的区域的开始。
2） 如果此点八邻域中的最左有点，上右都有点，则标记此点为这两个中的最小的标记点，并修改大标记为小标记。
3） 如果此点八邻域中的左上有点，上右都有点，则标记此点为这两个中的最小的标记点，并修改大标记为小标记。
4） 否则按照最左，左上，最上，上右的顺序，标记此点为四个中的一个。
BOOL CImageColorProcess::ConnectedLabelTwoPass(LPBYTE lpSrc, LPBYTE lpDst, int nSrcCount, int nW, int nH)
{
if (nSrcCount != 24)
{
AfxMessageBox("非rgb图像，不处理!");
return false;
}
LPBYTE m_lpImgBitsMove;
int * m_lpnMark; //标记数组指针
int * m_lpnMarkMove; //标记数组移动指针
int m_nMarkNumbers; //标记的区域个数
m_lpnMark = NULL;
if (m_lpnMark == NULL)
{
m_lpnMark = new int[nW*nH];
ASSERT(m_lpnMark != NULL);
m_lpnMarkMove = m_lpnMark;
}
::memset((LPBYTE)m_lpnMark, 0, nW*nH * 4);
int nMarkValue = 1;//每次标识的值，nMarkValue会在后边递增，来表示不同的区域，从1开始标记。
int nMaxMarkValue = 0; //记录最大的标识的值
int i, j; //循环控制变量
/* 定义存放等价对的链表，其元素是 EqualMark类型，
定义list是为了节约存储空间。要使用Clist，
应该#include <Afxtempl.h>。 */
CList < EqualMark, EqualMark > lEqualMark;
//初始化图像移动指针
m_lpImgBitsMove = lpDst;
/*进行第一次扫描，将所得的等价对(EqualMark类型)加到lEqualMark链表中。
使用nMarkValue来进行每一次新的标记，标记之后将其值加1。
由于版面关系，这部分代码也同样略去不写。作者提出以下几点编程时要注意
的地方。
Note1：图像的四周像素并不会有8个相邻的像素。这时就要根据上、下、左、
右四种不同的情况做不同的寻找等价对的判断。
Note2：可以先对等价对进行排序，每次都保证MarkValue1<MarkValue2，
这样易于管理等价对。
Note3：在实际工作中，连续寻找出的等价对很容易重复，将本次找出的等价对
和链表中保存的最后一个等价对相比较，如果不相等的话再存入等价对链表，
这样可以大大降低链表中等价对的重复。
Note4：第一次扫描之后，nMarkValue-1即为nMaxMarkValue。 */
/************************************************************************/
//下面为补充代码,完成对图象的第一次扫描
//初始化图象数组和标识数组的指针
int nEqualNum = 0;
EqualMark tempEqualMark; //用以暂时存放每次找到的等价关系
m_lpnMarkMove = m_lpnMark;
//m_lpImgBitsMove = m_lpImgBits;
int bObjectGray = 0;
//标记图象的第一行、第一列的象素(只有这一个象素)
if (*m_lpImgBitsMove == bObjectGray)
{
*m_lpnMarkMove = nMarkValue++;
}
m_lpnMarkMove++;
m_lpImgBitsMove++;
//标记图象的第一行，此时不会出现等价的情况
for (i = 1; i <= nW; i++)
{
//需要标记的情况
if (*m_lpImgBitsMove == bObjectGray)
{
//前面没有被标记过，则开始一个新的标记
if (*(m_lpnMarkMove - 1) == 0)
{
*m_lpnMarkMove = nMarkValue++;
}
//前面被标记过，则跟随前一个标记
else
{
*m_lpnMarkMove = *(m_lpnMarkMove - 1);
}
}
m_lpnMarkMove++;
m_lpImgBitsMove++;
}
//除第一行之外的标记，此时会出现等价的关系
for (j = 1; j <= nH; j++)
{
m_lpImgBitsMove = lpDst + j*nW;
m_lpnMarkMove = m_lpnMark + j*nW;
//对每行的第一个点做处理，总体就是对图象的最左列做处理
//只需要检视上，右上两个点
if (*m_lpImgBitsMove == bObjectGray)
{
//<上>位置被标记过
if (*(m_lpnMarkMove - nW) != 0)
{
//跟随<上>标记
*m_lpnMarkMove = *(m_lpnMarkMove - nW);
if (*(m_lpnMarkMove - nW) != *(m_lpnMarkMove - nW + 1) && *(m_lpnMarkMove - nW + 1) != 0)
{
//<上><右上>等价标记
AttachEqualMark(tempEqualMark, *(m_lpnMarkMove - nW),
*(m_lpnMarkMove - nW + 1), nEqualNum, lEqualMark);
}
}
//<上>没有标记，此时一定不会存在等价关系
else
{
if (*(m_lpnMarkMove - nW + 1) != 0)
{
*m_lpnMarkMove = *(m_lpnMarkMove - nW + 1); //跟随<右上>标记
}
//<上>、<右上>都没有标记，则开始新的标记
else
{
*m_lpnMarkMove = nMarkValue++;
}
}
}
m_lpnMarkMove++;
m_lpImgBitsMove++;
//对每行的中间点做标记处理，此时存在<左>、<左上>、<上>、<右上> 4种情况
for (i = 1; i <= nW - 1; i++)
{
//需要标记
if ((*m_lpImgBitsMove) == bObjectGray)
{
//<左>被标记过
if (*(m_lpnMarkMove - 1) != 0)
{
*m_lpnMarkMove = *(m_lpnMarkMove - 1); //跟随<左>
if (*(m_lpnMarkMove - 1) != *(m_lpnMarkMove - nW - 1) && *(m_lpnMarkMove - nW - 1) != 0)
{
//标记<左>、<左上>等价
AttachEqualMark(tempEqualMark, *(m_lpnMarkMove - 1),
*(m_lpnMarkMove - nW - 1), nEqualNum, lEqualMark);
}
if (*(m_lpnMarkMove - 1) != *(m_lpnMarkMove - nW) && *(m_lpnMarkMove - nW) != 0)
{
//标记<左>、<上>等价
AttachEqualMark(tempEqualMark, *(m_lpnMarkMove - 1),
*(m_lpnMarkMove - nW), nEqualNum, lEqualMark);
}
if (*(m_lpnMarkMove - 1) != *(m_lpnMarkMove - nW + 1) && *(m_lpnMarkMove - nW + 1) != 0)
{
//标记<左>、<右上>等价
AttachEqualMark(tempEqualMark, *(m_lpnMarkMove - 1),
*(m_lpnMarkMove - nW + 1), nEqualNum, lEqualMark);
}
}
//<左>未被标记过
else
{
//<左上>被标记过
if (*(m_lpnMarkMove - nW - 1) != 0)
{
*m_lpnMarkMove = *(m_lpnMarkMove - nW - 1);
if (*(m_lpnMarkMove - nW - 1) != *(m_lpnMarkMove - nW) && *(m_lpnMarkMove - nW) != 0)
{
//标记<左上>、<上>等价
AttachEqualMark(tempEqualMark, *(m_lpnMarkMove - nW - 1),
*(m_lpnMarkMove - nW), nEqualNum, lEqualMark);
}
if (*(m_lpnMarkMove - nW - 1) != *(m_lpnMarkMove - nW + 1) && *(m_lpnMarkMove - nW + 1) != 0)
{
//标记<左上>、<右上>等价
AttachEqualMark(tempEqualMark, *(m_lpnMarkMove - nW - 1),
*(m_lpnMarkMove - nW + 1), nEqualNum, lEqualMark);
}
}
//<左>、<左上>未标记过
else
{
if (*(m_lpnMarkMove - nW) != 0)
{
*m_lpnMarkMove = *(m_lpnMarkMove - nW); //跟随<上>标记
if (*(m_lpnMarkMove - nW) != *(m_lpnMarkMove - nW + 1) && *(m_lpnMarkMove - nW + 1) != 0)
{
//标记<上>和<右上>等价
AttachEqualMark(tempEqualMark, *(m_lpnMarkMove - nW),
*(m_lpnMarkMove - nW + 1), nEqualNum, lEqualMark);
}
}
//<左>、<左上>、<上>未标记过，此时不存在等价关系
else
{
if (*(m_lpnMarkMove - nW + 1) != 0)
{
*m_lpnMarkMove = *(m_lpnMarkMove - nW + 1); //跟随<右上>标记
}
//<左>、<左上>、<上>、<右上>未标记过，则开始新的标记值
else
{
*m_lpnMarkMove = nMarkValue++;
}
} //<左>、<左上>、<上>未标记过结束
} //<左>、<左上>未标记过结束
} //<左>未被标记过结束
} // else 不需要标记
m_lpnMarkMove++;
m_lpImgBitsMove++;
} //中间点处理的结束
//对每行的最后一个点做处理，总体就是对图象的最左列做处理
//此时存在<左>、<左上>、<上> 3种情况
//需要标记
if ((*m_lpImgBitsMove) == bObjectGray)
{
//<左>被标记过
if (*(m_lpnMarkMove - 1) != 0)
{
*m_lpnMarkMove = *(m_lpnMarkMove - 1);
if (*(m_lpnMarkMove - 1) != *(m_lpnMarkMove - nW - 1) && *(m_lpnMarkMove - nW - 1) != 0)
{
//标记<左>、<左上>等价
AttachEqualMark(tempEqualMark, *(m_lpnMarkMove - 1),
*(m_lpnMarkMove - nW - 1), nEqualNum, lEqualMark);
}
if (*(m_lpnMarkMove - 1) != *(m_lpnMarkMove - nW) && *(m_lpnMarkMove - nW) != 0)
{
//标记<左>、<上>等价
AttachEqualMark(tempEqualMark, *(m_lpnMarkMove - 1),
*(m_lpnMarkMove - nW), nEqualNum, lEqualMark);
}
}
//<左>未被标记过
else
{
if (*(m_lpnMarkMove - nW - 1) != 0)
{
*m_lpnMarkMove = *(m_lpnMarkMove - nW - 1); //跟随<左上>
if (*(m_lpnMarkMove - nW - 1) != *(m_lpnMarkMove - nW) && *(m_lpnMarkMove - nW) != 0)
{
//标记<左上>、<上>等价
AttachEqualMark(tempEqualMark, *(m_lpnMarkMove - nW - 1),
*(m_lpnMarkMove - nW), nEqualNum, lEqualMark);
}
}
//<左>、<左上>未标记过
else
{
if (*(m_lpnMarkMove - nW) != 0)
{
*m_lpnMarkMove = *(m_lpnMarkMove - nW); //跟随<上>标记
}
//<左>、<左上>、<上>未标记过,则开始新的标记值
else
{
*m_lpnMarkMove = nMarkValue++;
}
}
}
} //对每行的最后一个点做处理，总体就是对图象的最左列做处理
} //"除第一行之外的标记"的结束
//因为在每次标记完之后，nMarkValue都会自动++
//所以要通过（-1）操作来记录所标记的最大的个数
nMaxMarkValue = nMarkValue - 1;
/************************************************************************/
/* 定义双层链表的外层链表，它的元素是一个指向内层链表的指针。
内层链表的型别也是CptrList，其元素是标记值。 */
CPtrList exList;
CPtrList * pInnerList;
POSITION posExElem;
if (lEqualMark.GetCount() != 0)
{
// pInnerListAdd，每次向exList中添加的新元素
CPtrList * pInnerListAdd = new CPtrList;
ASSERT(pInnerListAdd != NULL);
/* 添加第一个等价对到exList的第一个元素所指向的InnerList中。 */
pInnerListAdd->AddTail((void *)lEqualMark.GetHead().MarkValue1);
pInnerListAdd->AddTail((void *)lEqualMark.GetHead().MarkValue2);
exList.AddTail((void *)pInnerListAdd);
lEqualMark.RemoveHead();
/* 定义pFindValue1和pFindValue2， 存放在所有内层链表中找到特定值
的某个内层链表的头指针，也就是外层链表的某个元素值。 */
CPtrList * pFindValue1 = NULL;
CPtrList * pFindValue2 = NULL;
//整理剩余的等价对
while (!lEqualMark.IsEmpty())
{
posExElem = exList.GetHeadPosition();
pFindValue1 = NULL;
pFindValue2 = NULL;
while (posExElem)
{
pInnerList = (CPtrList *)exList.GetAt(posExElem);
if (pInnerList->Find((void *)lEqualMark.GetHead().MarkValue1))
{
pFindValue1 = pInnerList;
}
if (pInnerList->Find((void *)lEqualMark.GetHead().MarkValue2))
{
pFindValue2 = pInnerList;
}
exList.GetNext(posExElem);
}
//该等价对中两个值都在已经整理过的等价关系中
if (pFindValue1 && pFindValue2)
{
//当两个地址不一样时，对链表进行调整
if (pFindValue1 != pFindValue2)
{
pFindValue1->AddTail(pFindValue2);
/* 清除链表元素，通过new得到的CptrList 类型，
必须采用delete进行删除，否则会造成内存泄露。*/
POSITION posDelete = exList.Find((void *)pFindValue2);
pFindValue2->RemoveAll();
delete pFindValue2;
exList.RemoveAt(posDelete);
}
}
/* 只在已经整理过的等价关系中找到Value1，
那么将Vaule2加到Value1所在的链表中。 */
else if (pFindValue1)
{
pFindValue1->AddTail((void *)lEqualMark.GetHead().MarkValue2);
}
else if (pFindValue2)
{
pFindValue2->AddTail((void *)lEqualMark.GetHead().MarkValue1);
}
/* 等价对中两个值在整理过的等价关系中都
没有找到，则在exList中增加新元素。 */
else
{
CPtrList * pInnerListAdd = new CPtrList;
pInnerListAdd->AddTail((void *)lEqualMark.GetHead().MarkValue1);
pInnerListAdd->AddTail((void *)lEqualMark.GetHead().MarkValue2);
exList.AddTail((void *)pInnerListAdd);
}
//去掉此时等价对的头元素
lEqualMark.RemoveHead();
} // while ( !lEqualMark.IsEmpty() )循环结束
} // if ( lEqualMark.GetCount() !=0 )语句结束
/* 等价对链表大小为0，说明第一次扫描之后没有产生等价对，标记已经完成。 */
else
{
return TRUE;
}
/*等价关系整理完成，下面建立第一次扫描的标记值和
第二次扫描的标记值之间的映射关系。*/
int nTotalEqualNum = 0; //列入等价关系的标记个数
int nMarkRegion = 0; //图像中连通区域个数
posExElem = exList.GetHeadPosition();
while (posExElem)
{
pInnerList = (CPtrList *)exList.GetAt(posExElem);
nTotalEqualNum += pInnerList->GetCount();
exList.GetNext(posExElem);
}
nMarkRegion = nMaxMarkValue - nTotalEqualNum + exList.GetCount();
/* 定义第一次扫描和第二次扫描之间的映射向量，要使用vector，
应该#include <vector>并且使用std命名空间。 */
vector<MarkMapping> vMarkMap(nMaxMarkValue);
//初始化映射向量，令其做自身映射
for (i = 0; i < nMaxMarkValue; i++)
{
vMarkMap[i].nOriginalMark = i + 1;
vMarkMap[i].nMappingMark = i + 1;
}
POSITION posInnerElem; //InnerList中元素的位置
int nMin; //InnerList中最小值
int nIndex = 0;
posExElem = exList.GetHeadPosition();
/* while循环实现了如下功能：找到每个等价组中最小的标记值，
然后将映射向量中nMappingMark设定为其所在等价组的最小的标记值。*/
while (posExElem)
{
pInnerList = (CPtrList *)exList.GetAt(posExElem);
nMin = (int)pInnerList->GetHead();
posInnerElem = pInnerList->GetHeadPosition();
pInnerList->GetNext(posInnerElem);
while (posInnerElem)
{
if ((int)pInnerList->GetAt(posInnerElem) < nMin)
{
nMin = (int)pInnerList->GetAt(posInnerElem);
}
pInnerList->GetNext(posInnerElem);
}
/* 根据每组等价关系中的最小的标记值对Mapping向量做出调整。 */
posInnerElem = pInnerList->GetHeadPosition();
while (posInnerElem)
{
nIndex = (int)pInnerList->GetAt(posInnerElem) - 1;
vMarkMap[nIndex].nMappingMark = nMin;
pInnerList->GetNext(posInnerElem);
}
exList.GetNext(posExElem);
}
/* 将映射向量nMappingMark中不重复的部分找出并对其进行排序。
使用find()和sort()这两种泛型算法，应该#include <algorithm>。*/
vector <int> vSortMark(nMarkRegion); //排序向量
nIndex = 0;
for (i = 0; i < nMaxMarkValue; i++)
{
if (find(vSortMark.begin(), vSortMark.end(), vMarkMap[i].nMappingMark)
== vSortMark.end())
{
vSortMark[nIndex++] = vMarkMap[i].nMappingMark;
}
}
sort(vSortMark.begin(), vSortMark.end());
/* 根据排序后的标记在vSortMark向量中的位置，对映射向量做出重新调整。 */
vector<int>::iterator itFind;
vector<int>::iterator itBegin;
itBegin = vSortMark.begin();
for (i = 0; i < nMaxMarkValue; i++)
{
itFind = find(vSortMark.begin(), vSortMark.end(), vMarkMap[i].nMappingMark);
vMarkMap[i].nMappingMark = (itFind - itBegin + 1);
}
//根据映射向量对标记数组进行调整
for (j = 0; j < nH; j++)
{
m_lpnMarkMove = m_lpnMark + j*nW;
for (i = 0; i < nW; i++)
{
if (*m_lpnMarkMove != 0)
{
*m_lpnMarkMove = vMarkMap[*m_lpnMarkMove - 1].nMappingMark;
}
m_lpnMarkMove++;
}
}
//删除链表结构中通过new得到的元素
posExElem = exList.GetHeadPosition();
while (posExElem)
{
pInnerList = (CPtrList *)exList.GetAt(posExElem);
pInnerList->RemoveAll();
delete pInnerList;
exList.GetNext(posExElem);
}
exList.RemoveAll();
//通过类成员变量来记录连通区域的个数
m_nMarkNumbers = nMarkRegion;
CString s;
s.Format("连通区域个数为%d
", nMarkRegion);
AfxMessageBox(s);
return (long)TRUE;
}
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