OpenCV学习(16) 细化算法(4)

本章我们学习Rosenfeld细化算法，参考资料：http://yunpan.cn/QGRjHbkLBzCrn

在开始学习算法之前，我们先看下连通分量，以及4连通性，8连通性的概念：

http://www.imageprocessingplace.com/downloads_V3/root_downloads/tutorials/contour_tracing_Abeer_George_Ghuneim/connectivity.html

假设我们有二值图，背景像素值为0，前景像素值为1。

我们使用下面的八邻域表示法：

     对于前景点像素p1, 如果p2=0，则p1 称作北部边界点。如果p6=0，p1称作南部边界点，p4=0，p1称作东部边界点，p8=0，p1称作西部边界点。

p1周围8个像素的值都为0，则p1为孤立点，如果周围8个像素有且只有1个像素值为1，则此时p1称作端点。

另外还要了解的一个概念就是8 simple。

就是我们把p1的值设置为0后，不会改变周围8个像素的8连通性。

下面的三个图中，如果p1=0后，则会改变8连通性。

而下面的则不会改边8连通性，此时可以称像素p1是8 simple

Rosenfeld细化算法描述如下：

1. 扫描所有像素，如果像素是北部边界点，且是8simple，但不是孤立点和端点，删除该像素。

2. 扫描所有像素，如果像素是南部边界点，且是8simple，但不是孤立点和端点，删除该像素。

3. 扫描所有像素，如果像素是东部边界点，且是8simple，但不是孤立点和端点，删除该像素。

4. 扫描所有像素，如果像素是西部边界点，且是8simple，但不是孤立点和端点，删除该像素。

执行完上面4个步骤后，就完成了一次迭代，我们重复执行上面的迭代过程，直到图像中再也没有可以删除的点后，退出迭代循环。

算法代码如下：

void gThin::cvRosenfeld(cv::Mat& src, cv::Mat& dst)
{

    if(src.type()!=CV_8UC1)
    {
        printf("只能处理二值或灰度图像\n");
        return;
    }
    //非原地操作时候，copy src到dst
    if(dst.data!=src.data)
    {
        src.copyTo(dst);
    }

    int i, j, n;
    int width, height;
    //之所以减1，是方便处理8邻域，防止越界
    width = src.cols -1;
    height = src.rows -1;
    int step = src.step;
    int  p2,p3,p4,p5,p6,p7,p8,p9;
    uchar* img;
    bool ifEnd;
    cv::Mat tmpimg;
    int dir[4] = {-step, step, 1, -1};

    while(1)
    {
        //分四个子迭代过程，分别对应北，南，东，西四个边界点的情况
        ifEnd = false;
        for(n =0; n < 4; n++)
        {
            dst.copyTo(tmpimg);
            img = tmpimg.data;
            for(i = 1; i < height; i++)
            {
                img += step;
                for(j =1; j<width; j++)
                {
                    uchar* p = img + j;
                    //如果p点是背景点或者且为方向边界点，依次为北南东西，继续循环
                    if(p[0]==0||p[dir[n]]>0) continue;
                    p2 = p[-step]>0?1:0;
                    p3 = p[-step+1]>0?1:0;
                    p4 = p[1]>0?1:0;
                    p5 = p[step+1]>0?1:0;
                    p6 = p[step]>0?1:0;
                    p7 = p[step-1]>0?1:0;
                    p8 = p[-1]>0?1:0;
                    p9 = p[-step-1]>0?1:0;
                    //8 simple判定
                    int is8simple = 1;
                    if(p2==0&&p6==0)
                    {
                        if((p9==1||p8==1||p7==1)&&(p3==1||p4==1||p5==1)) 
                            is8simple = 0;
                    }
                    if(p4==0&&p8==0)
                    {
                        if((p9==1||p2==1||p3==1)&&(p5==1||p6==1||p7==1)) 
                            is8simple = 0;
                    }
                    if(p8==0&&p2==0)
                    {
                        if(p9==1&&(p3==1||p4==1||p5==1||p6==1||p7==1))
                            is8simple = 0;
                    }
                    if(p4==0&&p2==0)
                    {
                        if(p3==1&&(p5==1||p6==1||p7==1||p8==1||p9==1))
                            is8simple = 0;
                    }
                    if(p8==0&&p6==0)
                    {
                        if(p7==1&&(p3==9||p2==1||p3==1||p4==1||p5==1))
                            is8simple = 0;
                    }
                    if(p4==0&&p6==0)
                    {
                        if(p5==1&&(p7==1||p8==1||p9==1||p2==1||p3==1))
                            is8simple = 0;
                    }
                    int adjsum;
                    adjsum = p2 + p3 + p4+ p5 + p6 + p7 + p8 + p9;
                    //判断是否是邻接点或孤立点,0,1分别对于那个孤立点和端点
                    if(adjsum!=1&&adjsum!=0&&is8simple==1)
                    {
                        dst.at<uchar>(i,j) = 0; //满足删除条件，设置当前像素为0
                        ifEnd = true;
                    }

                }
            }
        }

        //printf("\n");
        //PrintMat(dst);
        //PrintMat(dst);
        //已经没有可以细化的像素了，则退出迭代
        if(!ifEnd) break;
    }

}

程序结果：

程序代码：工程FirstOpenCV11