第八章二值圖像的分析 海事 朱虹

第八章二值圖像的分析

徐琪為什么要進(jìn)行二值圖像分析經(jīng)過圖像分割之后，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。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)。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。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)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)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)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:二值圖像面積計(jì)算例題面積=11二值圖像周長(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：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：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：二值圖像的分析方法貼標(biāo)簽腐蝕膨脹開運(yùn)算與閉運(yùn)算貼標(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，令“黑=1”，“白=0”。

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：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：如果掃描過的像素均為0，則Lab=Lab+1，g(i,j)=Lab,N=N+1;

例：如果掃描過的像素標(biāo)簽號(hào)相同，則g(i,j)=Lab;

例：如果掃描過的像素標(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：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。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。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：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，通過判斷是否覆蓋，來(lái)確定是否該點(diǎn)被腐蝕掉。腐蝕例題算法步驟：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：