第八章二值圖像的分析-海事-朱虹課件

第八章二值圖像的分析

徐琪第八章二值圖像的分析為什么要進(jìn)行二值圖像分析經(jīng)過(guò)圖像分割之后，獲得了目標(biāo)物與非目標(biāo)物兩種不同的對(duì)象。但是提取出的目標(biāo)物存在以下的問(wèn)題：1.提取的目標(biāo)中存在偽目標(biāo)物；2.多個(gè)目標(biāo)物中，存在粘連或者是斷裂；3.多個(gè)目標(biāo)物存在形態(tài)的不同。為什么要進(jìn)行二值圖像分析經(jīng)過(guò)圖像分割之后，獲得了目標(biāo)物與非目二值圖像分析的目的二值圖像的分析首先是區(qū)分所提取出的不同的目標(biāo)物，之后，對(duì)不同的目標(biāo)物特征差異進(jìn)行描述與計(jì)算，最后獲得所需要的分析結(jié)果。二值圖像分析的目的二值圖像的分析首先是區(qū)分所提取出的不同的目二值圖像分析的基本概念為討論方便，這里，假設(shè)目標(biāo)為黑色，背景為白色。1.連接2.連通域3.內(nèi)部點(diǎn)與邊界點(diǎn)4.連接數(shù)與交叉數(shù)5.鏈碼二值圖像分析的基本概念為討論方便，這里，假設(shè)目標(biāo)為黑色，背景連接四連接：當(dāng)前像素為黑，其四個(gè)近鄰像素中至少有一個(gè)為黑；八連接：當(dāng)前像素為黑，其八個(gè)近鄰像素中至少有一個(gè)為黑；連接四連接：當(dāng)前像素為黑，其四個(gè)近鄰像素中至少有一個(gè)為黑；連通域?qū)⑾嗷ミB接在一起的黑色像素的集合稱為一個(gè)連通域?？梢钥吹?，通過(guò)統(tǒng)計(jì)連通域的個(gè)數(shù)，即可獲得提取的目標(biāo)物的個(gè)數(shù)。連通域?qū)⑾嗷ミB接在一起的黑色像素的集合稱為一個(gè)連通域。內(nèi)部點(diǎn)與邊界點(diǎn)邊界點(diǎn)：在每個(gè)連通域中，與背景相鄰接的點(diǎn)。內(nèi)部點(diǎn)：在每個(gè)連通域中，與背景不相鄰接的點(diǎn)。注意：在不同的連接定義下，內(nèi)部點(diǎn)與邊界點(diǎn)的集合有可能不同。內(nèi)部點(diǎn)與邊界點(diǎn)邊界點(diǎn)：在每個(gè)連通域中，與背景相鄰接的點(diǎn)。連接數(shù)連接數(shù)：指沿著當(dāng)前點(diǎn)的近鄰像素所構(gòu)成的邊界軌跡上移動(dòng)時(shí)，通過(guò)的像素值為1的點(diǎn)的個(gè)數(shù)。四近鄰定義下的連接數(shù)為：N(4)=sum(f(k)-f(k)*f(k+1)*f(k+2))八近鄰定義下的連接數(shù)為N(8)=sum(g(k)-g(k)*g(k+1)*g(k+2))g=1-f連接數(shù)連接數(shù)：指沿著當(dāng)前點(diǎn)的近鄰像素所構(gòu)成的邊界軌跡上移動(dòng)時(shí)連接數(shù)計(jì)算例題連接數(shù)計(jì)算例題連接數(shù)與像素點(diǎn)的屬性關(guān)系：

連接數(shù)像素點(diǎn)屬性0孤立點(diǎn)或內(nèi)部點(diǎn)1端點(diǎn)或邊界點(diǎn)2連接點(diǎn)3分支點(diǎn)4交叉點(diǎn)連接數(shù)與像素點(diǎn)的屬性關(guān)系：交叉數(shù)交叉數(shù)：表征當(dāng)前點(diǎn)像素的八個(gè)近鄰像素中，從像素值為1的點(diǎn)到像素值為0的點(diǎn)的變化次數(shù)。交叉數(shù)計(jì)算公式：N=sum(f(k)*(1-f(k+1)))

其中，k=[1,8]，f(9)=f(1)交叉數(shù)交叉數(shù)：表征當(dāng)前點(diǎn)像素的八個(gè)近鄰像素中，從像素值為1的鏈碼鏈碼：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。鏈碼鏈碼：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。鏈碼方鏈碼計(jì)算例題鏈碼計(jì)算例題二值圖像幾何特征的測(cè)量面積周長(zhǎng)質(zhì)心圓形度矩形度長(zhǎng)寬比二值圖像幾何特征的測(cè)量面積二值圖像面積測(cè)量二值圖像中，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：連通域中像素的總數(shù)。面積的計(jì)算公式:二值圖像面積測(cè)量二值圖像中，面積是對(duì)二值化處理之后的連通域的二值圖像面積計(jì)算例題面積=11二值圖像面積計(jì)算例題二值圖像周長(zhǎng)測(cè)量周長(zhǎng)：指包圍某個(gè)連通域的邊界輪廓線的長(zhǎng)度。周長(zhǎng)的計(jì)算公式如下：二值圖像周長(zhǎng)測(cè)量周長(zhǎng)：指包圍某個(gè)連通域的邊界輪廓線的長(zhǎng)度。二值圖像質(zhì)心測(cè)量圖像質(zhì)心：圖像的幾何中心圖像質(zhì)心的計(jì)算公式定義如下：二值圖像質(zhì)心測(cè)量圖像質(zhì)心：圖像的幾何中心圓形度和矩形度圓形度和矩形度：與圓或矩形相似的程度。計(jì)算公式：圓形度和矩形度圓形度和矩形度：與圓或矩形相似的程度。長(zhǎng)寬比長(zhǎng)寬比：將細(xì)長(zhǎng)目標(biāo)與近似矩形或圓形目標(biāo)進(jìn)行區(qū)分時(shí)采用的形狀度量。長(zhǎng)寬比的計(jì)算公式：長(zhǎng)寬比長(zhǎng)寬比：將細(xì)長(zhǎng)目標(biāo)與近似矩形或圓形目標(biāo)進(jìn)行區(qū)分時(shí)采用的二值圖像的分析方法貼標(biāo)簽腐蝕膨脹開(kāi)運(yùn)算與閉運(yùn)算二值圖像的分析方法貼標(biāo)簽貼標(biāo)簽基本思路：因?yàn)椴煌倪B通域代表了不同的目標(biāo)，為了加以區(qū)別，需要對(duì)不同的連通域進(jìn)行標(biāo)識(shí)。例：下圖，八連接意義下為2個(gè)連通域貼標(biāo)簽基本思路：因?yàn)椴煌倪B通域代表了不同的目標(biāo)，為了加以區(qū)算法步驟

設(shè)一個(gè)二值矩陣標(biāo)識(shí)一個(gè)黑白圖像，為討論方便起見(jiàn)，令“黑=1”，“白=0”。

例：算法步驟1.初始化：設(shè)標(biāo)簽號(hào)為L(zhǎng)ab=0，已貼標(biāo)簽數(shù)N=0，標(biāo)簽矩陣g為全0陣，按照從上到下，從左到右的順序?qū)ふ椅促N標(biāo)簽的目標(biāo)點(diǎn)；

例：1.初始化：設(shè)標(biāo)簽號(hào)為L(zhǎng)ab=0，已貼標(biāo)簽數(shù)N=0，標(biāo)簽矩2.檢查相鄰像素的狀態(tài)：根據(jù)模板中的相鄰像素的狀態(tài)進(jìn)行相應(yīng)的處理；

例：2.檢查相鄰像素的狀態(tài)：根據(jù)模板中的相鄰像素的狀態(tài)進(jìn)行相應(yīng)如果掃描過(guò)的像素均為0，則Lab=Lab+1，g(i,j)=Lab,N=N+1;

例：如果掃描過(guò)的像素均為0，則Lab=Lab+1，g(i,j)=如果掃描過(guò)的像素標(biāo)簽號(hào)相同，則g(i,j)=Lab;

例：如果掃描過(guò)的像素標(biāo)簽號(hào)相同，則g(i,j)=Lab;第八章二值圖像的分析-海事-朱虹ppt課件如果掃描過(guò)的像素標(biāo)簽號(hào)不相同，例如Lab2>Lab1，則g(i,j)=Lab1,N=N-1,修改所有為L(zhǎng)ab2的像素值，使之為L(zhǎng)ab1；

例：如果掃描過(guò)的像素標(biāo)簽號(hào)不相同，例如Lab2>Lab1，則g(3.將全部的像素進(jìn)行步驟2.的處理，直到所有的像素全部處理完成。3.將全部的像素進(jìn)行步驟2.的處理，直到所有的像素全部處理4.判斷最終的Lab是否滿足Lab=N，

如果是，則貼標(biāo)簽處理完成；

如果不是，則表明已貼標(biāo)簽存在不連號(hào)情況。這時(shí)，將進(jìn)行一次編碼整理，消除不連續(xù)編號(hào)的情況。4.判斷最終的Lab是否滿足Lab=N，腐蝕腐蝕是一種消除連通域的邊界點(diǎn)，使邊界向內(nèi)收縮的處理。例：腐蝕腐蝕是一種消除連通域的邊界點(diǎn)，使邊界向內(nèi)收縮的處理。設(shè)計(jì)思想：設(shè)計(jì)一個(gè)結(jié)構(gòu)元素，結(jié)構(gòu)元素的原點(diǎn)定位在待處理的目標(biāo)像素上，通過(guò)判斷是否覆蓋，來(lái)確定是否該點(diǎn)被腐蝕掉。設(shè)計(jì)思想：設(shè)計(jì)一個(gè)結(jié)構(gòu)元素，結(jié)構(gòu)元素的原點(diǎn)定位在待處理的目標(biāo)腐蝕例題腐蝕例題第八章二值圖像的分析-海事-朱虹ppt課件算法步驟：1.掃描原圖，找到第一個(gè)像素值為1的目標(biāo)點(diǎn)；2.將預(yù)先設(shè)定好形狀以及原點(diǎn)位置的結(jié)構(gòu)元素的原點(diǎn)移到該點(diǎn)；3.判斷該結(jié)構(gòu)元素所覆蓋的像素值是否全部為1：

算法步驟：

如果是，則腐蝕后圖像中的相同位置上的像素值為1；

如果不是，則腐蝕后圖像中的相同位置上的像素值為0；4.重復(fù)2，3，直到所有原圖中像素處理完成。如果是，則腐蝕后圖像中的相同位置上的像素值為1；腐蝕例題腐蝕例題圖像的腐蝕效果圖像的腐蝕效果腐蝕在獲取邊界中的應(yīng)用腐蝕在獲取邊界中的應(yīng)用腐蝕的應(yīng)用：

腐蝕處理可以將粘連在一起的不同目標(biāo)物分離，并可以將小的顆粒噪聲去除。腐蝕的應(yīng)用：思考題：腐蝕之后，目標(biāo)物的大小減小了，如何消除目標(biāo)內(nèi)部的空洞？思考題：腐蝕之后，目標(biāo)物的大小減小了，如何消除目標(biāo)內(nèi)部的空洞膨脹膨脹是將目標(biāo)區(qū)域的背景點(diǎn)合并到該目標(biāo)物中，使目標(biāo)物邊界向外部擴(kuò)張的處理。例：膨脹膨脹是將目標(biāo)區(qū)域的背景點(diǎn)合并到該目標(biāo)物中，使目標(biāo)物邊界向設(shè)計(jì)思想：設(shè)計(jì)一個(gè)結(jié)構(gòu)元素，結(jié)構(gòu)元素的原點(diǎn)定位在背景像素上，通過(guò)判斷是否覆蓋有目標(biāo)點(diǎn)，來(lái)確定是否該點(diǎn)被膨脹為目標(biāo)點(diǎn)。設(shè)計(jì)思想：設(shè)計(jì)一個(gè)結(jié)構(gòu)元素，結(jié)構(gòu)元素的原點(diǎn)定位在背景像素上，第八章二值圖像的分析-海事-朱虹ppt課件算法步驟1.掃描原圖，找到第一個(gè)像素值為0的目標(biāo)點(diǎn)；2.將預(yù)先設(shè)定好形狀以及原點(diǎn)位置的結(jié)構(gòu)元素的原點(diǎn)移到該點(diǎn)；3.判斷該結(jié)構(gòu)元素所覆蓋的像素值是否存在為1的目標(biāo)點(diǎn)：算法步驟

如果是，則膨脹后圖像中的相同位置上的像素值為1；

如果不是，則膨脹后圖像中的相同位置上的像素值為0；4.重復(fù)2，3，直到所有原圖中像素處理完成。如果是，則膨脹后圖像中的相同位置上的像素值為1；膨脹例題膨脹例題圖像的膨脹效果圖像的膨脹效果膨脹的應(yīng)用：

膨脹處理可以將斷裂開(kāi)的目標(biāo)物進(jìn)行合并，便于對(duì)其整體的提取。膨脹的應(yīng)用：開(kāi)運(yùn)算和閉運(yùn)算的提出背景膨脹與腐蝕運(yùn)算，對(duì)目標(biāo)物的后處理有著非常好的作用。但是，腐蝕和膨脹運(yùn)算的一個(gè)缺點(diǎn)是，改變了原目標(biāo)物的大小。為解決這一問(wèn)題，考慮到腐蝕與膨脹是一對(duì)逆運(yùn)算，將腐蝕與膨脹運(yùn)算同時(shí)進(jìn)行。由此便構(gòu)成了開(kāi)運(yùn)算與閉運(yùn)算。開(kāi)運(yùn)算和閉運(yùn)算的提出背景膨脹與腐蝕運(yùn)算，對(duì)目標(biāo)物的后處理有著開(kāi)運(yùn)算算法原理：開(kāi)運(yùn)算是對(duì)原圖先進(jìn)行腐蝕處理，后再進(jìn)行膨脹的處理。開(kāi)運(yùn)算可以在分離粘連目標(biāo)物的同時(shí)，基本保持原目標(biāo)物的大小。開(kāi)運(yùn)算算法原理：開(kāi)運(yùn)算是對(duì)原圖先進(jìn)行腐蝕處理，后再進(jìn)行膨脹的開(kāi)運(yùn)算運(yùn)算示例開(kāi)運(yùn)算運(yùn)算示例第八章二值圖像的分析-海事-朱虹ppt課件閉運(yùn)算算法原理：閉運(yùn)算是對(duì)原圖先進(jìn)行膨脹處理，后再進(jìn)行腐蝕的處理。閉運(yùn)算可以在合并斷裂目標(biāo)物的同時(shí)，基本保持原目