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            EEPW首頁(yè) > 模擬技術(shù) > 設(shè)計(jì)應(yīng)用 > 邊緣圖像連通區(qū)域標(biāo)記的算法研究和SoPC實(shí)現(xiàn)

            邊緣圖像連通區(qū)域標(biāo)記的算法研究和SoPC實(shí)現(xiàn)

            作者: 時(shí)間:2011-06-13 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

            連通區(qū)域算法用于從中提取目標(biāo)區(qū)域,并計(jì)算目標(biāo)區(qū)域的特征參數(shù),是目標(biāo)檢測(cè)和目標(biāo)識(shí)別的關(guān)鍵步驟[1],其在工業(yè)檢測(cè)、光學(xué)字符識(shí)別、機(jī)器人目標(biāo)跟蹤等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。
            目前的連通區(qū)域算法中,基于等價(jià)標(biāo)號(hào)的算法需要至少掃描兩次,并且要處理標(biāo)記沖突問(wèn)題,其執(zhí)行時(shí)間過(guò)于依賴(lài)連通區(qū)域的復(fù)雜程度[2]。而基于區(qū)域生長(zhǎng)的標(biāo)記算法只需掃描一次,沒(méi)有標(biāo)記沖突問(wèn)題,對(duì)復(fù)雜圖像適應(yīng)性好,但目標(biāo)點(diǎn)數(shù)多時(shí)搜索效率低,堆??臻g消耗大。
            本文所標(biāo)記的圖像是經(jīng)過(guò)邊緣檢測(cè)得的二值邊緣圖像。相對(duì)于原始圖像(或其二值圖像),邊緣圖像保留了輪廓信息,目標(biāo)點(diǎn)數(shù)大大減小,適合使用區(qū)域生長(zhǎng)標(biāo)記算法。但是,現(xiàn)有的區(qū)域生長(zhǎng)標(biāo)記算法一方面需要對(duì)每一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行N×N窗口搜索,搜索效率低并會(huì)出現(xiàn)同一像素重復(fù)掃描現(xiàn)象;另一方面,如果搜索窗口較?。ㄈ缱畛S玫?×3,也稱(chēng)8鄰域),雖然干擾少,但是同一個(gè)連通區(qū)很容易被標(biāo)記成若干個(gè)不同的連通區(qū);而如果增大搜索窗口(如7×7),雖然得到的標(biāo)記圖像連通性好,但是會(huì)引入較多干擾點(diǎn)。
            1 基于生長(zhǎng)算法的區(qū)域標(biāo)記
            像素P的上、下、左、右、左上、左下、右上、右下的像素集合為像素P的8鄰域,鄰域內(nèi)所有目標(biāo)點(diǎn)同屬于一個(gè)連通區(qū)。通常采用8鄰域生長(zhǎng)法則進(jìn)行連通區(qū)域標(biāo)記。
            1.1 8鄰域區(qū)域生長(zhǎng)算法
            設(shè)邊緣圖像的背景像素為255,目標(biāo)像素為0,對(duì)其進(jìn)行8鄰域區(qū)域生長(zhǎng)標(biāo)記的步驟如下:
            (1)按從上到下、從左到右的順序掃描圖像,遇到目標(biāo)像素P時(shí),標(biāo)記為新的標(biāo)記值L;
            (2)以P為種子點(diǎn),將其8鄰域內(nèi)的目標(biāo)像素標(biāo)記為L(zhǎng);
            (3)將所有與L像素8鄰域內(nèi)相鄰的目標(biāo)像素標(biāo)記為L(zhǎng),直到該連通區(qū)域標(biāo)記完畢;
            (4)繼續(xù)按順序掃描圖像,重復(fù)前三步,直到圖像中所有目標(biāo)像素都標(biāo)記完畢。
            每個(gè)連通區(qū)域的起始點(diǎn)是按順序掃描整個(gè)圖像得到的,而各個(gè)連通區(qū)域的標(biāo)記過(guò)程是遞歸調(diào)用生長(zhǎng)函數(shù)的過(guò)程。生長(zhǎng)函數(shù)依次掃描目標(biāo)點(diǎn)的8鄰域,若遇到新的目標(biāo)點(diǎn),則將當(dāng)前目標(biāo)點(diǎn)的處理過(guò)程壓棧,轉(zhuǎn)而掃描新目標(biāo)點(diǎn)的8鄰域,如此不斷地將目標(biāo)點(diǎn)壓棧。當(dāng)某一目標(biāo)點(diǎn)的8鄰域內(nèi)沒(méi)有新的目標(biāo)點(diǎn),則將其彈棧,當(dāng)所有目標(biāo)點(diǎn)都彈棧完畢,則該連通區(qū)域標(biāo)記完畢。
            1.2 鄰域重復(fù)掃描問(wèn)題
            在圖1中,P0的8鄰域和P1、P2、P3、P4的8鄰域有4個(gè)像素的重疊,與P5、P6、P7、P8的8鄰域有2個(gè)像素的重疊。按上述的8鄰域區(qū)域生長(zhǎng)算法,當(dāng)P0與P4均為目標(biāo)點(diǎn)時(shí)(設(shè)遞歸過(guò)程由P0 向P4傳遞),P0、P1、P8、P3、P7這5個(gè)像素點(diǎn)被掃描了2次;當(dāng)P0與P5均為目標(biāo)點(diǎn)時(shí)(設(shè)遞歸過(guò)程由P0 向P5傳遞),P0、P1、P2這3個(gè)像素點(diǎn)被掃描了2次。
            1.3 8方向鄰域生長(zhǎng)算法
            8方向鄰域生長(zhǎng)算法的思路是:目標(biāo)點(diǎn)A和目標(biāo)點(diǎn)B相鄰,從A到B有8個(gè)方向,當(dāng)按某個(gè)方向從A傳遞到B的8鄰域搜索時(shí),只搜索B的8鄰域中未被A的8鄰域覆蓋的部分。例如,圖1中從P0傳遞到P4的8鄰域搜索時(shí),只搜索P18、P04、P37;從P0傳遞到P5的8鄰域搜索時(shí),只搜索P05、P25、P01、P15、P02。即:

            本文引用地址:http://www.biyoush.com/article/187479.htm

            8方向鄰域生長(zhǎng)算法由9個(gè)生長(zhǎng)函數(shù)組成。對(duì)于連通區(qū)域的起點(diǎn),必須搜索8個(gè)方向,此時(shí)調(diào)用主生長(zhǎng)函數(shù)。在目標(biāo)點(diǎn)傳遞的過(guò)程中,按其傳遞方向,按式(1)調(diào)用相應(yīng)的生長(zhǎng)函數(shù)搜索鄰域點(diǎn)。區(qū)域標(biāo)記從起點(diǎn)調(diào)用主生長(zhǎng)函數(shù)開(kāi)始,過(guò)程是8個(gè)生長(zhǎng)函數(shù)互相調(diào)用,最后這些函數(shù)都返回時(shí),區(qū)域標(biāo)記完畢。
            該方法充分利用了從目標(biāo)點(diǎn)A到目標(biāo)點(diǎn)B的方向信息,從而在搜索B的鄰域時(shí),搜索個(gè)數(shù)降低為原來(lái)的3/8或5/8,平均效率提高了50%。
            1.4 邊緣端點(diǎn)與區(qū)域合并
            僅用8鄰域搜索連通區(qū),往往得到的連通區(qū)域并不完整,連通性不好。圖2(a)中,右半部分是圓形左下局部放大圖。當(dāng)按逆時(shí)針?biāo)阉鞯綀D中圓圈標(biāo)識(shí)的“11”時(shí),在其8鄰域內(nèi)沒(méi)有新的目標(biāo)點(diǎn),因此也就和區(qū)域“15”斷開(kāi)了。當(dāng)搜索到某個(gè)目標(biāo)點(diǎn)時(shí),其8鄰域內(nèi)沒(méi)有新的目標(biāo)點(diǎn),則該點(diǎn)就是邊緣的“末端”。一個(gè)區(qū)域可能有多個(gè)末端。
            在圖2(b)中,右半部分是“米”字中心局部放大圖。圖中圓圈標(biāo)識(shí)的“4”點(diǎn),其8鄰域內(nèi)有新的目標(biāo)點(diǎn)(左下點(diǎn)),但最近的“3”點(diǎn)并不在其鄰域內(nèi),因此兩個(gè)連通區(qū)斷開(kāi)。對(duì)于單個(gè)像素寬的邊緣圖像,其走向基本一致;而走向改變較大的點(diǎn),就是圖形的“拐點(diǎn)”,此時(shí)容易出現(xiàn)區(qū)域斷開(kāi)的現(xiàn)象。


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            關(guān)鍵詞: SoPC 圖像 標(biāo)記 算法研究

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