影象細化 A fast parallel algorithm for thinning digital patterns
阿新 • • 發佈：2018-11-12
我這是測試了兩個人的程式碼，似乎有些區別的，第二篇作者貼出來的程式碼還存在一些bug，我簡單修改了一下，實現的效果上似乎是有一下差別，後續看看論文再做評價。
兩個方法也都能滿足一定的需求。
參考blog：
https://blog.csdn.net/qianchenglenger/article/details/19332011
https://blog.csdn.net/qq826309057/article/details/73008608
--------------------以下文字是第一篇的轉載內容，程式碼我簡單的測試demo--------------------------
在我們進行影象處理的時候，有可能需要對影象進行細化，提取出影象的骨架資訊，進行更加有效的分析。
影象細化（Image Thinning），一般指二值影象的骨架化（Image Skeletonization） 的一種操作運算。
所謂的細化就是經過一層層的剝離，從原來的圖中去掉一些點，但仍要保持原來的形狀，直到得到影象的骨架。骨架，可以理解為圖象的中軸。
好的細化演算法一定要滿足：
- 收斂性；
- 保證細化後細線的連通性；
- 保持原圖的基本形狀；
- 減少筆畫相交處的畸變；
- 細化結果是原影象的中心線；
- 細化的快速性和迭代次數少；
這裡，我們對“Zhang並行快速細化演算法”進行了實現（注意，該演算法為並行演算法，而我們在實現過程中並沒有並行化處理，所以，效率並沒有達到最好）。
參考資料
細化演算法
論文 A fast parallel algorithm for thinning digital patterns
// ThinImageDemo.cpp : 定義控制檯應用程式的入口點。 // #include "stdafx.h" #include <opencv2/opencv.hpp> #include <opencv2/core/core.hpp> #include <iostream> #include <vector> using namespace cv; void zhangSkeleton(Mat &srcimage); /** * @brief 對輸入影象進行細化 * @param src為輸入影象,用cvThreshold函式處理過的8位灰度影象格式，元素中只有0與1,1代表有元素，0代表為空白 * @param maxIterations限制迭代次數，如果不進行限制，預設為-1，代表不限制迭代次數，直到獲得最終結果 * @return 為對src細化後的輸出影象,格式與src格式相同，元素中只有0與1,1代表有元素，0代表為空白 */ cv::Mat thinImage(const cv::Mat & src, const int maxIterations = -1) { assert(src.type() == CV_8UC1); cv::Mat dst; int width = src.cols; int height = src.rows; src.copyTo(dst); int count = 0; //記錄迭代次數 while (true) { count++; if (maxIterations != -1 && count > maxIterations) //限制次數並且迭代次數到達 break; std::vector<uchar *> mFlag; //用於標記需要刪除的點 //對點標記 for (int i = 0; i < height ;++i) { uchar * p = dst.ptr<uchar>(i); for (int j = 0; j < width; ++j) { //如果滿足四個條件，進行標記 // p9 p2 p3 // p8 p1 p4 // p7 p6 p5 uchar p1 = p[j]; if (p1 != 1) continue; uchar p4 = (j == width - 1) ? 0 : *(p + j + 1); uchar p8 = (j == 0) ? 0 : *(p + j - 1); uchar p2 = (i == 0) ? 0 : *(p - dst.step + j); uchar p3 = (i == 0 || j == width - 1) ? 0 : *(p - dst.step + j + 1); uchar p9 = (i == 0 || j == 0) ? 0 : *(p - dst.step + j - 1); uchar p6 = (i == height - 1) ? 0 : *(p + dst.step + j); uchar p5 = (i == height - 1 || j == width - 1) ? 0 : *(p + dst.step + j + 1); uchar p7 = (i == height - 1 || j == 0) ? 0 : *(p + dst.step + j - 1); if ((p2 + p3 + p4 + p5 + p6 + p7 + p8 + p9) >= 2 && (p2 + p3 + p4 + p5 + p6 + p7 + p8 + p9) <= 6) { int ap = 0; if (p2 == 0 && p3 == 1) ++ap; if (p3 == 0 && p4 == 1) ++ap; if (p4 == 0 && p5 == 1) ++ap; if (p5 == 0 && p6 == 1) ++ap; if (p6 == 0 && p7 == 1) ++ap; if (p7 == 0 && p8 == 1) ++ap; if (p8 == 0 && p9 == 1) ++ap; if (p9 == 0 && p2 == 1) ++ap; if (ap == 1 && p2 * p4 * p6 == 0 && p4 * p6 * p8 == 0) { //標記 mFlag.push_back(p+j); } } } } //將標記的點刪除 for (std::vector<uchar *>::iterator i = mFlag.begin(); i != mFlag.end(); ++i) { **i = 0; } //直到沒有點滿足，演算法結束 if (mFlag.empty()) { break; } else { mFlag.clear();//將mFlag清空 } //對點標記 for (int i = 0; i < height; ++i) { uchar * p = dst.ptr<uchar>(i); for (int j = 0; j < width; ++j) { //如果滿足四個條件，進行標記 // p9 p2 p3 // p8 p1 p4 // p7 p6 p5 uchar p1 = p[j]; if (p1 != 1) continue; uchar p4 = (j == width - 1) ? 0 : *(p + j + 1); uchar p8 = (j == 0) ? 0 : *(p + j - 1); uchar p2 = (i == 0) ? 0 : *(p - dst.step + j); uchar p3 = (i == 0 || j == width - 1) ? 0 : *(p - dst.step + j + 1); uchar p9 = (i == 0 || j == 0) ? 0 : *(p - dst.step + j - 1); uchar p6 = (i == height - 1) ? 0 : *(p + dst.step + j); uchar p5 = (i == height - 1 || j == width - 1) ? 0 : *(p + dst.step + j + 1); uchar p7 = (i == height - 1 || j == 0) ? 0 : *(p + dst.step + j - 1); if ((p2 + p3 + p4 + p5 + p6 + p7 + p8 + p9) >= 2 && (p2 + p3 + p4 + p5 + p6 + p7 + p8 + p9) <= 6) { int ap = 0; if (p2 == 0 && p3 == 1) ++ap; if (p3 == 0 && p4 == 1) ++ap; if (p4 == 0 && p5 == 1) ++ap; if (p5 == 0 && p6 == 1) ++ap; if (p6 == 0 && p7 == 1) ++ap; if (p7 == 0 && p8 == 1) ++ap; if (p8 == 0 && p9 == 1) ++ap; if (p9 == 0 && p2 == 1) ++ap; if (ap == 1 && p2 * p4 * p8 == 0 && p2 * p6 * p8 == 0) { //標記 mFlag.push_back(p+j); } } } } //將標記的點刪除 for (std::vector<uchar *>::iterator i = mFlag.begin(); i != mFlag.end(); ++i) { **i = 0; } //直到沒有點滿足，演算法結束 if (mFlag.empty()) { break; } else { mFlag.clear();//將mFlag清空 } } return dst; } int main(int argc, char*argv[]) { //獲取影象 //if (argc != 2) //{ // std::cout << "引數個數錯誤！" << std::endl; // return -1; //} cv::Mat src = cv::imread("1.jpg", cv::IMREAD_GRAYSCALE); //cv::Mat src = cv::imread(argv[1], cv::IMREAD_GRAYSCALE); if (src.empty()) { std::cout << "讀取檔案失敗！" << std::endl; return -1; } //將原影象轉換為二值影象 //cv::threshold(src, src, 200, 1, cv::THRESH_BINARY); cv::threshold(src, src, 200, 255, cv::THRESH_BINARY); //影象細化 //cv::Mat dst = thinImage(src); zhangSkeleton(src); cv::Mat dst = src; //顯示影象 //dst = dst * 255; cv::namedWindow("src1", CV_WINDOW_AUTOSIZE); cv::namedWindow("dst1", CV_WINDOW_AUTOSIZE); cv::imshow("src1", src); cv::imshow("dst1", dst); cv::imwrite("dst.jpg", dst); cv::waitKey(0); } void zhangSkeleton(Mat &srcimage) { int kernel[9]; int nl = srcimage.rows; int nc = srcimage.cols; vector<Point> delete_list; int A, B; while (true) { for (int j = 1; j < nl - 2; j++) { uchar* data_pre = srcimage.ptr<uchar>(j - 1); uchar* data = srcimage.ptr<uchar>(j); uchar* data_next = srcimage.ptr<uchar>(j + 1); for (int i = 1; i < (nc - 2); i++) { if (data[i] == 255) { kernel[0] = 1; if (data_pre[i] == 255) kernel[1] = 1; else kernel[1] = 0; if (data_pre[i + 1] == 255) kernel[2] = 1; else kernel[2] = 0; if (data[i + 1] == 255) kernel[3] = 1; else kernel[3] = 0; if (data_next[i + 1] == 255) kernel[4] = 1; else kernel[4] = 0; if (data_next[i] == 255) kernel[5] = 1; else kernel[5] = 0; if (data_next[i - 1] == 255) kernel[6] = 1; else kernel[6] = 0; if (data[i - 1] == 255) kernel[7] = 1; else kernel[7] = 0; if (data_pre[i - 1] == 255) kernel[8] = 1; else kernel[8] = 0; B=0; for (int k = 1; k < 9; k++) { B = B + kernel[k]; } if ((B >= 2) && (B <= 6)) { A = 0; if (!kernel[1] && kernel[2]) A++; if (!kernel[2] && kernel[3]) A++; if (!kernel[3] && kernel[4]) A++; if (!kernel[4] && kernel[5]) A++; if (!kernel[5] && kernel[6]) A++; if (!kernel[6] && kernel[7]) A++; if (!kernel[7] && kernel[8]) A++; if (!kernel[8] && kernel[1]) A++; // if (A == 1) { if ((kernel[1] * kernel[3] * kernel[5] == 0) && (kernel[3] * kernel[5] * kernel[7] == 0)) { delete_list.push_back(Point(i, j)); } } } } } } int size = delete_list.size(); if (size == 0) { break; } for (int n = 0; n < size; n++) { Point tem; tem = delete_list[n]; uchar* data = srcimage.ptr<uchar>(tem.y); data[tem.x] = 0; } delete_list.clear(); for (int j = 1; j < nl - 2; j++) { uchar* data_pre = srcimage.ptr<uchar>(j - 1); uchar* data = srcimage.ptr<uchar>(j); uchar* data_next = srcimage.ptr<uchar>(j + 1); for (int i = 1; i < (nc - 2); i++) { if (data[i] == 255) { kernel[0] = 1; if (data_pre[i] == 255) kernel[1] = 1; else kernel[1] = 0; if (data_pre[i + 1] == 255) kernel[2] = 1; else kernel[2] = 0; if (data[i + 1] == 255) kernel[3] = 1; else kernel[3] = 0; if (data_next[i + 1] == 255) kernel[4] = 1; else kernel[4] = 0; if (data_next[i] == 255) kernel[5] = 1; else kernel[5] = 0; if (data_next[i - 1] == 255) kernel[6] = 1; else kernel[6] = 0; if (data[i - 1] == 255) kernel[7] = 1; else kernel[7] = 0; if (data_pre[i - 1] == 255) kernel[8] = 1; else kernel[8] = 0; B = 0; for (int k = 1; k < 9; k++) { B = B + kernel[k]; } if ((B >= 2) && (B <= 6)) { A = 0; if (!kernel[1] && kernel[2]) A++; if (!kernel[2] && kernel[3]) A++; if (!kernel[3] && kernel[4]) A++; if (!kernel[4] && kernel[5]) A++; if (!kernel[5] && kernel[6]) A++; if (!kernel[6] && kernel[7]) A++; if (!kernel[7] && kernel[8]) A++; if (!kernel[8] && kernel[1]) A++; // if (A == 1) { if ((kernel[1] * kernel[3] * kernel[7] == 0) && (kernel[1] * kernel[5] * kernel[7] == 0)) { delete_list.push_back(Point(i, j)); } } } } } } size = delete_list.size(); if (size == 0) { break; } for (int n = 0; n < size; n++) { Point tem; tem = delete_list[n]; if (tem.y > srcimage.rows-1 || tem.x > srcimage.cols-1) continue; uchar* data = srcimage.ptr<uchar>(tem.y); data[tem.x] = 0; } delete_list.clear(); } }
執行效果
1原影象
2.執行效果
