视觉测量技术：连通区域标记方案

2023-11-24 理论教育版权反馈

【摘要】：在扫描过程中，如果发现某个像素的灰度值由0变为1且没有分配标记，则给该像素分配一个没有使用的标记；如果当前正被扫描的像素值为1，则根据其与邻域像素的连通性对其进行标记；如果当前像素与多个目标相连通，则可以认为这些目标实际上是同一个，并把它们连接起来。

数字图像经过分割后得到多个目标区域，需要通过标记对它们进行区分。为此必须给不同的区域分配不同的标记。下面介绍一种实用的连同区域的标记算法——顺序标记法。

顺序标记法通常通过对图像进行从左到右、从上到下做两次扫描来实现标记。在扫描过程中，如果发现某个像素的灰度值由0变为1且没有分配标记，则给该像素分配一个没有使用的标记；如果当前正被扫描的像素值为1，则根据其与邻域像素的连通性对其进行标记；如果当前像素与多个目标相连通，则可以认为这些目标实际上是同一个，并把它们连接起来。下面以4-邻域连通的情况为例进行分析。

在对图像进行从左到右、从上到下的扫描过程中，如果发现当前像素的灰度值是0，就移动到一个扫描位置；如果当前像素的灰度值为1，检测该像素左边和上边的两个邻近像素，并按照如下规则进行标记：

1）如果该像素左边和上边的两个邻近像素的灰度值都是0，则给当前像素分配一个新的标记；

2）如果该像素左边和上边的两个邻近像素只有一个像素的灰度值为1，则把灰度值为1的像素的标记赋给当前像素；

3）如果该像素左边和上边的两个邻近像素的灰度值都是1且有相同的标记，则把该标记赋给当前像素；

4）如果该像素左边和上边的两个邻近像素的灰度值都是1且有不同的标记，则把其中一个标记赋给当前像素，并做个记号表明这两个标记等价，即两个近邻像素通过当前像素连接在一起。

扫描结束时，将所有等价的标记对赋予一个惟一标记，最后再重新进行扫描，将各个等价对重新用新标记进行标注。

对于8-邻域连通的情况，可采用类似的方式，区别仅是除了对当前像素的左边和右边的两个像素进行考察外，还需要对左上角和右上角的两个像素进行检查。

【例4.10】顺序标记法应用实例

图4.42给出了一个输入图像分割后产生的二值图像f（x，y），按照上述顺序扫描算法对各个区域进行标记。

图4.42 4-邻域连通顺序标记法应用实例

1）按照从左到右、从上到下的顺序扫描，找到第一个数值为1的像素f（1，0），并赋予标记A。

2）继续扫描，找到第二个数值为1的像素f（2，0），并考察其4-邻域内像素的标记，由于其左边像素的标记为1，因此赋予像素f（2，0）标记A。

3）继续扫描，找到第三个数值为1的像素f（4，0），并考察其4-邻域内像素的标记，由于其左边像素的值为0，因此赋予像素f（4，0）新标记B。

4）继续扫描，找到第四个数值为1的像素f（5，0），并考察其4-邻域内像素的标记，由于其左边像素的值为0，因此赋予像素f（5，0）新标记B。

5）继续扫描，找到第五个数值为1的像素f（0，1），并考察其4-邻域内像素的标记，由于其上边像素的值为0，因此赋予像素f（0，1）新标记C。(www.chuimin.cn)

6）继续扫描，找到第六个数值为1的像素f（1，1），并考察其4-邻域内像素的标记，由于其上边、左边像素的值均为1，且标记不同，因此赋予像素f（1，1）标记A，同时得到A和C是等价对。

7）继续扫描，找到第七个数值为1的像素f（1，2），并考察其4-邻域内像素的标记，由于其上边、左边像素的值均为1，且标记均为A，因此赋予像素f（1，2）标记A。

8）继续扫描，找到第八个数值为1的像素f（1，3），并考察其4-邻域内像素的标记，由于其上边像素的值为0、左边像素的值为1，因此赋予像素f（1，3）标记A。

9）继续扫描，找到第九个数值为1的像素f（1，5），并考察其4-邻域内像素的标记，由于其上边像素的值为1、左边像素的值为0，因此赋予像素f（1，5）标记B。以次类推，可以完成像素f（5，2）之前所有像素的扫描，如图4.42b所示。

10）继续扫描，像素f（3，3）=1，考察其4-邻域内像素的标记，由于其上边、左边像素的值为0，因此赋予像素f（3，3）标记D，如图4.42c所示。

11）继续扫描，像素f（4，3）=1，考察其4-邻域内像素的标记，由于其上边、左边像素的值均为1，且标记不同，因此赋予像素f（4，3）标记A。同时，标记A和D是等价对，如图4.42c所示。

12）继续扫描，像素f（5，3）=1，考察其4-邻域内像素的标记，并赋予像素f（5，3）标记E，如图4.42d所示。

13）继续扫描，像素f（5，4）=1，考察其4-邻域内像素的标记，由于其上边像素的值为1且标记为E，因此赋予像素f（5，4）标记E，如图4.42e所示。

14）继续扫描，像素f（3，5）=1，考察其4-邻域内像素的标记，并赋予像素f（3，5）标记F，如图4.42e所示。

15）继续扫描，像素f（4，5）=1，考察其4-邻域内像素的标记，并赋予像素f（4，5）标记F，如图4.42f所示。

16）继续扫描，像素f（5，5）=1，考察其4-邻域内像素的标记，并赋予像素f（3，5）标记E，如图4.42f所示，并标记E和F是等价对。

17）全部像素扫描完毕后，将相应的等价对赋予惟一的标记，如图4.42g所示。

需要说明的是，在标记归并过程中，可能出现最终结果中标记不连续的现象。例如图4.42h中，仅有三个区域，但是标记却为{A，B，E}。这时还需要对最终结果进行调整，使标记号按顺序排列，例如{A，B，C}。例4.10中的图像标记调整后的最终结果如图4.42h所示。

图4.43给出了8-邻域连通的初始检测结果、等价对合并后的结果及最终的检测结果。在对像素f（3，2）进行扫描的过程中，可以发现标记A和标记B等价。因此经过等价标记的校正后，最终的结果如图4.43c所示。从图中可以看出，整个图像经过8-邻域顺序扫描后，得到两个区域。

图4.43 8-邻域连通顺序扫描结果示意

视觉测量技术：连通区域标记方案

相关推荐