10.4 輪廓跟蹤

1、10.4輪廓跟蹤 輪廓跟蹤是根據(jù)圖像邊界點(diǎn)的連通性，通過(guò) 逐點(diǎn)跟蹤獲得區(qū)域輪廓的方法。利用輪廓跟蹤技 術(shù)，可以將圖像上的不同區(qū)域進(jìn)行區(qū)分，為圖像 的進(jìn)一步分析提供基礎(chǔ)。 下面將從輪廓跟蹤和提取、區(qū)域表示方法、計(jì) 算區(qū)域的面積和周長(zhǎng)、單區(qū)域跟蹤、多區(qū)域跟蹤。 一、輪廓跟蹤與提取一、輪廓跟蹤與提取 1、 輪廓跟蹤輪廓跟蹤 在識(shí)別圖像中的目標(biāo)時(shí)，往往需要對(duì)目標(biāo)邊緣作跟蹤處理， 也叫輪廓跟蹤輪廓跟蹤。顧名思義，輪廓跟蹤就是通過(guò)順序找出邊緣點(diǎn)來(lái) 跟蹤邊界的。若圖像是二值圖像或圖像中不同區(qū)域具有不同的像 素值，但每個(gè)區(qū)域內(nèi)的像素值是相同的，則如下算法可完成基于 4連通或8連通區(qū)域的輪廓跟蹤。 輪廓跟蹤的基

2、本方法是：先根據(jù)“探測(cè)準(zhǔn)則”找出目標(biāo)物 體輪廓上的第一個(gè)像素，再根據(jù)這些像素的某些特征用一定的 “跟蹤準(zhǔn)則”找出目標(biāo)物體上的其他像素。 遍歷跟蹤法遍歷跟蹤法 從某點(diǎn)開(kāi)始，按照右、右上、上、左上、 左、左下、下、右下的順序找相鄰點(diǎn)中的邊界 點(diǎn)。 若此點(diǎn)就是起始點(diǎn)，則表示輪廓已經(jīng)完全 搜索出來(lái)，否則從該點(diǎn)繼續(xù)。 這種算法要對(duì)每個(gè)邊界像素周?chē)陌藗€(gè)點(diǎn) 進(jìn)行判斷，計(jì)算量比較大。 夾角跟蹤法 一種快速的輪廓跟蹤算法：利用邊界上相鄰像素間的夾 角來(lái)搜索。 首先找到最左下角的邊界點(diǎn)：按照從左到右，從上到下的 順序搜索到的第一個(gè)黑點(diǎn)。 不妨假設(shè)已經(jīng)沿著順時(shí)針?lè)较颦h(huán)繞整個(gè)圖像一圈找到了所 有的邊界點(diǎn)，邊界是連續(xù)

3、的，所以每個(gè)邊界點(diǎn)都可以用這 個(gè)邊界點(diǎn)對(duì)前一邊界點(diǎn)所張的角度來(lái)表示。 輪廓提取圖示 二、二、 輪廓提取輪廓提取 二值圖像輪廓提取的算法非常簡(jiǎn)單， 就是掏空內(nèi)部點(diǎn)： 如 果原圖像中有一點(diǎn)為黑，且它的8個(gè)鄰點(diǎn)都是黑色時(shí)，說(shuō)明該點(diǎn) 是內(nèi)部點(diǎn)， 將該點(diǎn)刪除（置為白色像素值255）。對(duì)圖像中所有 像素點(diǎn)執(zhí)行該操作便可完成圖像輪廓的提取。 10.4.1區(qū)域表示法 書(shū)上403頁(yè) 1、連碼 （1）鏈碼（p403） 鏈碼對(duì)線寬為一個(gè)像素的細(xì)線的軌跡進(jìn)行描 述的編碼；鏈碼方法是對(duì)其坐標(biāo)序列進(jìn)行方向編碼 的方法。采用鏈碼方法可以對(duì)細(xì)線的走向進(jìn)行清晰 的描述和分析。 鏈碼是圖像處理的基本概念，它的定義類似前 面提到的

4、方向編碼。鏈碼將中心像素領(lǐng)域內(nèi)的8個(gè) 點(diǎn)按逆時(shí)針?lè)较蚓幋a，其對(duì)應(yīng)編號(hào)與方向編碼完全 一樣。書(shū)上p404頁(yè)，給出了四方向鏈碼和八方向鏈碼 的編碼方式。 下圖是四方向鏈碼和八方向鏈碼的 編碼方式。 1 2 3 0 2 4 6 0 31 75 (a)(b) （2） 鏈碼的尋址 （p403） 根據(jù)八方向鏈碼，即可求出一條細(xì)線的鏈碼。 在計(jì)算細(xì)線的鏈碼時(shí)，從選定的某個(gè)端點(diǎn)出發(fā)， 按著逆時(shí)針?lè)较蛩阉飨乱粋€(gè)細(xì)線上的點(diǎn)，并根據(jù) 與前一個(gè)點(diǎn)的方向位置，對(duì)這一點(diǎn)進(jìn)行編碼，直 到終點(diǎn)。 例子 如右圖，進(jìn)行該細(xì)線的鏈 碼計(jì)算（為方便觀察，圖 中未標(biāo)注數(shù)值的像素點(diǎn)上 的值為0）。如果以紅色 標(biāo)注的像素為起點(diǎn)，以藍(lán) 色標(biāo)

5、注的像素為終點(diǎn)，則 可得到該線的鏈碼為： 1、0、7、6、5、5、6、 0、0、0、0 （3）鏈碼方向的旋轉(zhuǎn)（p404） （4）鏈碼表的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)（p404） 3、線段表（p405） 4、線段表的應(yīng)用 5、鏈碼表到線段表的轉(zhuǎn)換（p407） 6、區(qū)域的形狀參數(shù)（p411） 10.4.2 計(jì)算區(qū)域的面積和周長(zhǎng) （p411） 1、面積 在二值圖中，面積是對(duì)二值化處理之后的連通 域的大小進(jìn)行度量的幾何特征量 面積定義為連通域中像素的總數(shù)。因?yàn)槲覀円?經(jīng)假設(shè)二值圖像的目標(biāo)物的像素值為1，因此，面 積的計(jì)算公式如下： ( , ) , S x yS Af x y 其中，s表示某個(gè)需要進(jìn)行度量的連通域； 為像

6、素?cái)?shù)。例如，下圖所示的連通域的面積為 3555321 S A ,f x y 2、周長(zhǎng) 周長(zhǎng)是指包圍某個(gè)連通的邊界輪廓線的長(zhǎng)度。 在3*3領(lǐng)域內(nèi)，中心像素與鏈碼為0、2、4、6的 相鄰距離為1，而與斜對(duì)角方向鏈碼為1、3、5、 7的像素距離為根號(hào)2.因此只要對(duì)鏈碼表中的奇 數(shù)鏈碼和偶數(shù)鏈碼的數(shù)量進(jìn)行分別統(tǒng)計(jì)，然后 用奇數(shù)鏈碼的數(shù)量乘以根號(hào)2加上偶數(shù)鏈碼的數(shù) 量即可得到輪廓的周長(zhǎng)。即： （1） 其中， 為邊界上鏈碼為偶數(shù)的數(shù)量， 為邊 界上鏈碼為奇數(shù)的數(shù)量。 0 2 se LNN e N 0 N 如上圖中，以紅色的那個(gè)像素為起始點(diǎn)，則得到 該線的鏈碼為1、0、0、7、6、6、5、4、4、3、 2、2 統(tǒng)計(jì)得到鏈碼為偶數(shù)的數(shù)量為8，而鏈碼為奇數(shù) 的數(shù)量為4 所以由公式（1）得 1 1 1 1 1 1 1 121 1 1 1 84 21