第八章二值圖像的分析8.1二值圖像分析的概念

經過圖像分割之后，獲得了目標物與非目標物兩個不同的對象，但是提取出的目標物存在以下的問題：1）提取的目標中存在偽目標物；2）多個目標物中，存在粘連或者是斷裂；3）多個目標物存在形態(tài)的不同。

8.1二值圖像分析的概念

二值圖像的分析首先是區(qū)分所提取出的不同的目標物，之后，對不同的目標物特征差異進行描述與計算，最后獲得所需要的分析結果。8.2連接與連通域的概念

二值圖像中對所有對象的描述的像素值都一樣，因此，要對不同的目標進行區(qū)分，只能通過像素間的連通關系。為了描述方便起見，后面默認黑色為目標物，白色為背景。8.2.1連接1)四連接：當前像素為黑，其四個近鄰像素中至少有一個為黑；2)八連接：當前像素為黑，其八個近鄰像素中至少有一個為黑。四近鄰八近鄰8.2.2連接域將相互連在一起的黑色像素的集合稱為一個連通域。四接連意義下為6個連通域。八接連意義下為2個連通域?？梢钥吹?，通過統(tǒng)計連通域的個數，即可獲得提取的目標物的個數。8.3貼標簽

因為不同的連通域代表了不同的目標，為了加以區(qū)別，需要對不同的連通域進行標識。例：下圖，八接連意義下為2個連通域=“1”號標簽=“2”號標簽8.3.1貼標簽算法

設一個二值矩陣表示一個黑白圖像，為討論方便起見，令“黑=1”，“白=0”。例：8.3.1貼標簽算法1）初始化：設標簽號為Lab=0,已貼標簽數N=0，標簽矩陣g為全0陣，按照從上到下，從左到右的順序尋找未貼標簽的目標點；例：8.3.1貼標簽算法2）檢查相鄰像素的狀態(tài)：根據其相鄰像素的狀態(tài)進行相應的處理；例：8.3.1貼標簽算法如果掃描過的像素均為0，則Lab=Lab+1,g(i,j)=Lab,N=N+1;例：8.3.1貼標簽算法如果掃描過的像素標簽號相同，則g(i,j)=Lab;例：8.3.1貼標簽算法例：8.3.1貼標簽算法如果掃描過的像素標簽號不相同，例如：Lab2>Lab1,則g(i,j)=Lab1，N=N-1，修改所有為Lab2的像素值，使之為Lab1;例：8.3.1貼標簽算法3)將全部的像素進行2）的處理，直到所有的像素全部處理完成;例：8.3.1貼標簽算法4）判斷最終的Lab是否滿足Lab=N，如果是，則貼標簽處理完成；如果不是，則表明已貼標簽存在不連號情況。這時，將進行一次編碼整理，消除不連續(xù)編號的情況。8.3.2貼標簽的應用例8.4腐蝕腐蝕

是一種消除連通域的邊界點，使邊界向內收縮的處理。例：8.4.1腐蝕的基本設計思想設計一個結構元素，結構元素的原點定位在待處理的目標像素上，通過判斷是否覆蓋，來確定是否該點被腐蝕掉。二值圖像結構元素結果圖像8.4.2腐蝕算法1）掃描原圖，找到第一個像素值為1的目標點；2）將預先設定好形狀以及原點位置的結構元素的原點移到該點；3）判斷該結構元素所覆蓋范圍內的像素值是否全部為1：如果是，則腐蝕后圖像中的相同位置上的像素值為1；如果不是，則腐蝕后圖像中的相同位置上的像素值為0；4）重復2）和3），直到所有原圖中像素處理完成。8.4.3腐蝕處理例例：注：圖像畫面上邊框處不能被結構元素覆蓋的部分可以保持原來的值不變，也可以置為背景。8.4.4腐蝕處理的應用

腐蝕處理可以將粘連在一起的不同目標物分離，并可以將小的顆粒噪聲去除。8.5膨脹膨脹是將與目標區(qū)域的背景點合并到該目標物中，使目標物邊界向外部擴張的處理。例：8.5.1膨脹的基本設計思想設計一個結構元素，結構元素的原點定位在背景像素上，判斷是否覆蓋有目標點，來確定是否該點被膨脹為目標點。二值圖像結構元素結果圖像8.5.2膨脹算法1）掃描原圖，找到第一個像素值為0的背景點；2）將預先設定好形狀以及原點位置的結構元素的原點移到該點；3）判斷該結構元素所覆蓋范圍內的像素值是否存在為1的目標點：如果是，則膨脹后圖像中的相同位置上的像素值為1；如果不是，則膨脹后圖像中的相同位置上的像素值為0；4）重復2）和3），直到所有原圖中像素處理完成。8.5.3膨脹處理例例：8.5.4膨脹處理的應用

膨脹處理可以將斷裂開的目標物進行合并，便于對其整體的提取。8.6開運算與閉運算前面介紹的膨脹與腐蝕運算，對目標物的后處理有著非常好的作用。但是，腐蝕和膨脹運算的一個缺點是，改變了原目標物的大小。為了解決這一問題，考慮到腐蝕與膨脹是一對逆運算，將膨脹與腐蝕運算同時進行。由此便構成了開運算與閉運算。8.6.1開運算開運算是對原圖先進行腐蝕處理，后再進行膨脹的處理。開運算可以在分離粘連目標物的同時，基本保持原目標物的大小。腐蝕膨脹8.6.2閉運算閉運算是對原圖先進行膨脹處理，后再進行腐蝕的處理。閉運算可以在合并斷裂目標物的同時，基本保持原目標物的大小。膨脹腐蝕問題：本例未能將分裂成兩個連通域的目標合并，怎么辦？8.6.3開、閉運算的變形如果當按照常規(guī)的開運算不能分離粘連，或者是閉運算不能合并斷裂：對于開運算可以先進行N次腐蝕，再進行N次膨脹；對于閉運算可以先進行N次膨脹，再進行N次腐蝕。8.6.3閉運算的變形例2次膨脹1次膨脹1次腐蝕2次腐蝕作業(yè)1）第166頁第6題第（1）小題；2）對第6題的圖像進行一次腐蝕處理；3）對第6題的圖像進行一次膨脹處理。注：結構元素為原點為S的左上角元素，即S(1,1)單目標提取示例——偽目標物存在多目標提取示例——粘連或斷裂多目標提取示例——不同形態(tài)腐蝕應用示例(a)原圖(b)腐蝕兩次膨脹應用示例

(a)原圖(b)膨脹一次開運算應用示例

(a)原圖(b)開運算結