改进Zhang Suen细化算法的C#实现
本文主要实现了改进Zhang Suen细化算法的C#实现，相关论文 ：“牟少敏,杜海洋,苏平,查绪恒,陈光艺.一种改进的快速并行细化算法[J].微电子学与计算机,2013,(第1期)” 。这篇论文中关于Zhang Suen细化算法的描述，貌似存在问题。本文的算法中的意思是两次标记的点迭代后同时删除。而zhang快速算法，是分为两步删除边界点的。第一步迭代之后，已经做标记的点就需要删除了。如果两步可以放在一起删除的话，为什么不在一次迭代中将几个条件一起判断呢
一：Zhang-Suen细化算法介绍
Zhang-Suen细化算法通常是一个迭代算法，整个迭代过程分为两步：
Step One：循环所有前景像素点，对符合如下条件的像素点标记为删除：
1. 2 <= N(p1) <=6
2. S(P1) = 1
3. P2 * P4 * P6 = 0
4. P4 * P6 * P8 = 0
其中N(p1)表示跟P1相邻的8个像素点中，为前景像素点的个数
S(P1)表示从P2 ～ P9 ～ P2像素中出现0～1的累计次数，其中0表示背景，1表示前景
完整的P1 ～P9的像素位置与举例如下：
其中 N(p1) = 4, S(P1) = 3, P2*P4*P6=0*0*0=0, P4*P6*P8=0*0*1=0, 不符合条件，无需标记为删除。
Step Two：跟Step One很类似，条件1、2完全一致，只是条件3、4稍微不同，满足如下条件的像素P1则标记为删除，条件如下：
1. 2 <= N(p1) <=6
2. S(P1) = 1
3. P2 * P4 * P8 = 0
4. P2 * P6 * P8 = 0
循环上述两步骤，直到两步中都没有像素被标记为删除为止，输出的结果即为二值图像细化后的骨架。
二：代码实现步骤
#region 改进 Zhang-Suen algorithm
public Bitmap zhang_thinimage_improve(Bitmap bmp)
{
int imgWidth = bmp.Width;
int imgHeight = bmp.Height;
byte[,] BinaryArray = new byte[imgHeight, imgWidth];
int depth = Bitmap.GetPixelFormatSize(bmp.PixelFormat);
if (depth != )//判断位深度
{
int threshold = ;
BinaryArray = ToBinaryArray(bmp, out threshold);
}
else
{
BinaryArray = BinaryBitmapToBinaryArray(bmp);
}
int[] Zhangmude = new int[];
//int deletecount = 0;
List<Point> deletelist = new List<Point>();
while (true)
{
for (int y = ; y < imgHeight-; y++)
{
for (int x = ; x < imgWidth-; x++)
{
if (BinaryArray[y, x] == )
{
Zhangmude[] = ;
if (BinaryArray[y - , x] == ) Zhangmude[] = ;
else Zhangmude[] = ;
if (BinaryArray[y - , x + ] == ) Zhangmude[] = ;
else Zhangmude[] = ;
if (BinaryArray[y, x + ] == ) Zhangmude[] = ;
else Zhangmude[] = ;
if (BinaryArray[y + , x + ] == ) Zhangmude[] = ;
else Zhangmude[] = ;
if (BinaryArray[y + , x] == ) Zhangmude[] = ;
else Zhangmude[] = ;
if (BinaryArray[y + , x - ] == ) Zhangmude[] = ;
else Zhangmude[] = ;
if (BinaryArray[y, x - ] == ) Zhangmude[] = ;
else Zhangmude[] = ;
if (BinaryArray[y - , x - ] == ) Zhangmude[] = ;
else Zhangmude[] = ;
int whitepointtotal = ;
for (int k = ; k < ; k++)
{
//得到1的个数
whitepointtotal = whitepointtotal + Zhangmude[k];
}
if ((whitepointtotal >= ) && (whitepointtotal <= ))
{
//得到01的个数
int ap = ;
if ((Zhangmude[] == ) && (Zhangmude[] == )) ap++;
if ((Zhangmude[] == ) && (Zhangmude[] == )) ap++;
if ((Zhangmude[] == ) && (Zhangmude[] == )) ap++;
if ((Zhangmude[] == ) && (Zhangmude[] == )) ap++;
if ((Zhangmude[] == ) && (Zhangmude[] == )) ap++;
if ((Zhangmude[] == ) && (Zhangmude[] == )) ap++;
if ((Zhangmude[] == ) && (Zhangmude[] == )) ap++;
if ((Zhangmude[] == ) && (Zhangmude[] == )) ap++;
//计算bp
int bp = ;
bp += Zhangmude[];
bp += Zhangmude[] << ;
bp += Zhangmude[] << ;
bp += Zhangmude[] << ;
bp += Zhangmude[] << ;
bp += Zhangmude[] << ;
bp += Zhangmude[] << ;
bp += Zhangmude[] << ;
if (ap == || bp == || bp == || bp == || bp == || bp == || bp == || bp == || bp == || bp == || bp == )
{
if ((Zhangmude[] * Zhangmude[] * Zhangmude[] == ) && (Zhangmude[] * Zhangmude[] * Zhangmude[] == ))
{
deletelist.Add(new Point(y, x));
}
}
}
}
}
}
if (deletelist.Count() == ) break;
foreach (var deleteItem in deletelist)
{
BinaryArray[deleteItem.X, deleteItem.Y] = ;
}
deletelist.Clear();
for (int y = ; y < imgHeight-; y++)
{
for (int x = ; x < imgWidth-; x++)
{
if (BinaryArray[y, x] == )
{
Zhangmude[] = ;
if (BinaryArray[y - , x] == ) Zhangmude[] = ;
else Zhangmude[] = ;
if (BinaryArray[y - , x + ] == ) Zhangmude[] = ;
else Zhangmude[] = ;
if (BinaryArray[y, x + ] == ) Zhangmude[] = ;
else Zhangmude[] = ;
if (BinaryArray[y + , x + ] == ) Zhangmude[] = ;
else Zhangmude[] = ;
if (BinaryArray[y + , x] == ) Zhangmude[] = ;
else Zhangmude[] = ;
if (BinaryArray[y + , x - ] == ) Zhangmude[] = ;
else Zhangmude[] = ;
if (BinaryArray[y, x - ] == ) Zhangmude[] = ;
else Zhangmude[] = ;
if (BinaryArray[y - , x - ] == ) Zhangmude[] = ;
else Zhangmude[] = ;
int whitepointtotal = ;
for (int k = ; k < ; k++)
{
//得到1的个数
whitepointtotal = whitepointtotal + Zhangmude[k];
}
if ((whitepointtotal >= ) && (whitepointtotal <= ))
{
//得到01的个数
int ap = ;
if ((Zhangmude[] == ) && (Zhangmude[] == )) ap++;
if ((Zhangmude[] == ) && (Zhangmude[] == )) ap++;
if ((Zhangmude[] == ) && (Zhangmude[] == )) ap++;
if ((Zhangmude[] == ) && (Zhangmude[] == )) ap++;
if ((Zhangmude[] == ) && (Zhangmude[] == )) ap++;
if ((Zhangmude[] == ) && (Zhangmude[] == )) ap++;
if ((Zhangmude[] == ) && (Zhangmude[] == )) ap++;
if ((Zhangmude[] == ) && (Zhangmude[] == )) ap++;
//计算bp
int bp = ;
bp += Zhangmude[];
bp += Zhangmude[] << ;
bp += Zhangmude[] << ;
bp += Zhangmude[] << ;
bp += Zhangmude[] << ;
bp += Zhangmude[] << ;
bp += Zhangmude[] << ;
bp += Zhangmude[] << ;
if (ap == || bp == || bp == || bp == || bp == || bp == || bp == || bp == || bp == || bp == || bp == )
{
if ((Zhangmude[] * Zhangmude[] * Zhangmude[] == ) && (Zhangmude[] * Zhangmude[] * Zhangmude[] == ))
{
deletelist.Add(new Point(y, x));
}
}
}
}
}
}
if (deletelist.Count() == ) break;
foreach (var deleteItem in deletelist)
{
BinaryArray[deleteItem.X, deleteItem.Y] = ;
}
deletelist.Clear();
}
Bitmap dstBmp = BinaryArrayToBinaryBitmap(BinaryArray);
return dstBmp;
}
#endregion
还有一个问题需要注意，找到要删除的点之后不能立即删除，而是把找到的点做标记，等第一步全部遍历完之后才删除标记的点。同样第二步也是这样。
下面是实验结果：
本文借鉴了两篇博客，下面是原文地址：
https://blog.csdn.net/u011941438/article/details/54628836
https://blog.csdn.net/jia20003/article/details/52142992
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