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  • Matlab实现连通域标记算法求图像连通域连通域连通域标记算法 连通域 连通区域(Connected Component)一般是指图像中具有相同像素值且位置相邻的前景像素点组成的图像区域(Region,Blob)。连通区域分析(Connected...

    Matlab实现连通域标记算法求图像连通域

    连通域

    连通区域(Connected Component)一般是指图像中具有相同像素值且位置相邻的前景像素点组成的图像区域(Region,Blob)。连通区域分析(Connected Component Analysis,Connected Component Labeling)是指将图像中的各个连通区域找出并标记。
    连通区域分析是一种在CVPR和图像分析处理的众多应用领域中较为常用和基本的方法。例如:OCR识别中字符分割提取(车牌识别、文本识别、字幕识别等)、视觉跟踪中的运动前景目标分割与提取(行人入侵检测、遗留物体检测、基于视觉的车辆检测与跟踪等)、医学图像处理(感兴趣目标区域提取)、等等。也就是说,在需要将前景目标提取出来以便后续进行处理的应用场景中都能够用到连通区域分析方法,通常连通区域分析处理的对象是一张二值化后的图像。

    连通域标记算法

    选用图像:
    在这里插入图片描述

    A=imread('d:\Temp\test.png');
    [m,n]=size(A);
    B=zeros(m,n);%标记矩阵
    label=1; %不同连通域标记值
    q=zeros(9999,2);%模拟队列
    head=1;
    tail=1;
    neighbour=[-1,-1;-1,0;-1,1;0,-1;0,1;1,-1;1,0;1,1];  %与某像素点相加得到该像素点的邻域像素点
    
    for j=1:n
        for i=1:m
            if A(i,j)~=0&&B(i,j)==0
                B(i,j)=label;
                q(tail,:)=[i,j]; %用元组模拟队列,当前坐标入列
                tail=tail+1;
                
                while head~=tail  %该循环由连通域中一像素点得到一整个连通域
                    pix=q(head,:);
                    for k=1:8
                        pix1=pix+neighbour(k,:);
                        if pix1(1)>=1&&pix1(1)<=m&&pix1(2)>=1&&pix1(2)<=n
                            if A(pix1(1),pix1(2))~=0&&B(pix1(1),pix1(2))==0
                                B(pix1(1),pix1(2))=label;
                                q(tail,:)=[pix1(1) pix1(2)];
                                tail=tail+1;
                            end
                        end
                    end
                    head=head+1;
                end
                label=label+1;
                head=1;
                tail=1;
            end
        end
    end
    imshow(mat2gray(B));
    
    
    

    代码效果:
    在这里插入图片描述

    展开全文
  • 连通域标记

    2018-04-09 17:49:08
    图像处理的算法,可以用递归的方法标记连通域,能快速实现二值图像的连通域标记。
  • 二值图像连通域二值图像分析最基础的也是最重要的方法之一就是连通域标记,它是所有二值图像分析的基础。它通过对二值图像中目标像素的标记,让每个单独的连通区域形成一个被标识的块,进一步的我们就可以获取这些块...

    二值图像连通域

    二值图像分析最基础的也是最重要的方法之一就是连通域标记,它是所有二值图像分析的基础。它通过对二值图像中目标像素的标记,让每个单独的连通区域形成一个被标识的块,进一步的我们就可以获取这些块的轮廓、外接矩形、质心、不变矩等几何参数。

    连通区域的定义一般有两种,分为4邻接和8邻接。下面这幅图中,如果考虑4邻接,则有3个连通域,8邻接则是2个连通域。

    从连通区域的定义可以知道,一个连通域是由具有相同像素值的相邻像素组成像素集合,因此,我们就可以通过这两个条件在图像中寻找连通区域,对于找到的每个连通域,我们赋予其一个唯一的标识( Label ),以区别其他连通域。

    连通域分析的基本算法有两种: 1) Two-Pass 两遍扫描 2) Seed-Filling 种子填充法。

    Two-Pass 算法

    两遍扫描法( Two-Pass ),正如其名,指的就是通过扫描两遍图像,将图像中存在的所有连通域找出并标记。

    (1)第一次扫描:

    访问当前像素 B(x,y) ,如果 B(x,y) == 1:

    a、如果 B(x,y) 的领域中标签值都为0,则赋予 B(x,y) 一个新的 label :

    label += 1, B(x,y) = label;

    b、如果B(x,y)的领域中有像素值 > 1的像素Neighbors:

    1)将Neighbors中的最小值赋予给 B(x,y) :

    B(x,y) = min{Neighbors}

    2)记录Neighbors中各个值(label)之间的相等关系,即这些值(label)同属同一个连通区域;

    (2)第二次扫描:

    访问当前像素 B(x,y) ,如果 B(x,y) > 1:

    a、找到与 label = B(x,y) 同属相等关系的一个最小 label 值,赋予给 B(x,y) ;

    完成扫描后,图像中具有相同 label 值的像素就组成了同一个连通区域。

    另外,我在代码实现的过程中想到另外一种 Two-Pass 的方式(即扫描两遍图像的方式)实现,就是第二次扫描与 (1) 同样的过程,只是方向换成从右下到左上。我后面的 Two-Pass 代码是使用我自己想到的方法实现的,自己使用了几个例子测试了下,目前没出现啥问题。

    Seed-Filling 算法

    种子填充方法来源于计算机图形学,常用于对某个图形进行填充。它基于区域生长算法。我的理解就是递归遍历。

    附上两种方法的 Python 的实现

    import cv2

    import numpy as np

    # 4邻域的连通域和 8邻域的连通域

    # [row, col]

    NEIGHBOR_HOODS_4 = True

    OFFSETS_4 = [[0, -1], [-1, 0], [0, 0], [1, 0], [0, 1]]

    NEIGHBOR_HOODS_8 = False

    OFFSETS_8 = [[-1, -1], [0, -1], [1, -1],

    [-1, 0], [0, 0], [1, 0],

    [-1, 1], [0, 1], [1, 1]]

    def reorganize(binary_img: np.array):

    index_map = []

    points = []

    index = -1

    rows, cols = binary_img.shape

    for row in range(rows):

    for col in range(cols):

    var = binary_img[row][col]

    if var < 0.5:

    continue

    if var in index_map:

    index = index_map.index(var)

    num = index + 1

    else:

    index = len(index_map)

    num = index + 1

    index_map.append(var)

    points.append([])

    binary_img[row][col] = num

    points[index].append([row, col])

    return binary_img, points

    def neighbor_value(binary_img: np.array, offsets, reverse=False):

    rows, cols = binary_img.shape

    label_idx = 0

    rows_ = [0, rows, 1] if reverse == False else [rows-1, -1, -1]

    cols_ = [0, cols, 1] if reverse == False else [cols-1, -1, -1]

    for row in range(rows_[0], rows_[1], rows_[2]):

    for col in range(cols_[0], cols_[1], cols_[2]):

    label = 256

    if binary_img[row][col] < 0.5:

    continue

    for offset in offsets:

    neighbor_row = min(max(0, row+offset[0]), rows-1)

    neighbor_col = min(max(0, col+offset[1]), cols-1)

    neighbor_val = binary_img[neighbor_row, neighbor_col]

    if neighbor_val < 0.5:

    continue

    label = neighbor_val if neighbor_val < label else label

    if label == 255:

    label_idx += 1

    label = label_idx

    binary_img[row][col] = label

    return binary_img

    # binary_img: bg-0, object-255; int

    def Two_Pass(binary_img: np.array, neighbor_hoods):

    if neighbor_hoods == NEIGHBOR_HOODS_4:

    offsets = OFFSETS_4

    elif neighbor_hoods == NEIGHBOR_HOODS_8:

    offsets = OFFSETS_8

    else:

    raise ValueError

    binary_img = neighbor_value(binary_img, offsets, False)

    binary_img = neighbor_value(binary_img, offsets, True)

    return binary_img

    def recursive_seed(binary_img: np.array, seed_row, seed_col, offsets, num, max_num=100):

    rows, cols = binary_img.shape

    binary_img[seed_row][seed_col] = num

    for offset in offsets:

    neighbor_row = min(max(0, seed_row+offset[0]), rows-1)

    neighbor_col = min(max(0, seed_col+offset[1]), cols-1)

    var = binary_img[neighbor_row][neighbor_col]

    if var < max_num:

    continue

    binary_img = recursive_seed(binary_img, neighbor_row, neighbor_col, offsets, num, max_num)

    return binary_img

    # max_num 表示连通域最多存在的个数

    def Seed_Filling(binary_img, neighbor_hoods, max_num=100):

    if neighbor_hoods == NEIGHBOR_HOODS_4:

    offsets = OFFSETS_4

    elif neighbor_hoods == NEIGHBOR_HOODS_8:

    offsets = OFFSETS_8

    else:

    raise ValueError

    num = 1

    rows, cols = binary_img.shape

    for row in range(rows):

    for col in range(cols):

    var = binary_img[row][col]

    if var <= max_num:

    continue

    binary_img = recursive_seed(binary_img, row, col, offsets, num, max_num=100)

    num += 1

    return binary_img

    if __name__ == "__main__":

    binary_img = np.zeros((4, 7), dtype=np.int16)

    index = [[0, 2], [0, 5],

    [1, 0], [1, 1], [1, 2], [1, 4], [1, 5], [1, 6],

    [2, 2], [2, 5],

    [3, 1], [3, 2], [3, 4], [3, 6]]

    for i in index:

    binary_img[i[0], i[1]] = np.int16(255)

    print("原始二值图像")

    print(binary_img)

    print("Two_Pass")

    binary_img = Two_Pass(binary_img, NEIGHBOR_HOODS_8)

    binary_img, points = reorganize(binary_img)

    print(binary_img, points)

    print("Seed_Filling")

    binary_img = Seed_Filling(binary_img, NEIGHBOR_HOODS_8)

    binary_img, points = reorganize(binary_img)

    print(binary_img, points)

    展开全文
  • 连通域代码可以看看-二值图像连通域标记算法与代码_收藏.docx 给你们看看 赚积分
  • 二值图像连通域二值图像分析最基础的也是最重要的方法之一就是连通域标记,它是所有二值图像分析的基础。它通过对二值图像中目标像素的标记,让每个单独的连通区域形成一个被标识的块,进一步的我们就可以获取这些块...

    bf23dde4b93a7431a5f04abc62ea1014.png

    二值图像连通域

    二值图像分析最基础的也是最重要的方法之一就是连通域标记,它是所有二值图像分析的基础。它通过对二值图像中目标像素的标记,让每个单独的连通区域形成一个被标识的块,进一步的我们就可以获取这些块的轮廓、外接矩形、质心、不变矩等几何参数。
    连通区域的定义一般有两种,分为4邻接和8邻接。下面这幅图中,如果考虑4邻接,则有3个连通域,8邻接则是2个连通域。

    cf2c6d221c06d6b655d75421b73ba19e.png

    从连通区域的定义可以知道,一个连通域是由具有相同像素值的相邻像素组成像素集合,因此,我们就可以通过这两个条件在图像中寻找连通区域,对于找到的每个连通域,我们赋予其一个唯一的标识( Label ),以区别其他连通域。

    连通域分析的基本算法有两种: 1) Two-Pass 两遍扫描 2) Seed-Filling 种子填充法。

    Two-Pass 算法

    两遍扫描法( Two-Pass ),正如其名,指的就是通过扫描两遍图像,将图像中存在的所有连通域找出并标记。

    (1)第一次扫描:
        访问当前像素 B(x,y) ,如果 B(x,y) == 1:
            a、如果 B(x,y) 的领域中标签值都为0,则赋予 B(x,y) 一个新的 label :
            label += 1, B(x,y) = label;
            b、如果B(x,y)的领域中有像素值 > 1的像素Neighbors:
        1)将Neighbors中的最小值赋予给 B(x,y) :
            B(x,y) = min{Neighbors}
        2)记录Neighbors中各个值(label)之间的相等关系,即这些值(label)同属同一个连通区域;
    
    (2)第二次扫描:
        访问当前像素 B(x,y) ,如果 B(x,y) > 1:
            a、找到与 label = B(x,y) 同属相等关系的一个最小 label 值,赋予给 B(x,y) ;
            完成扫描后,图像中具有相同 label 值的像素就组成了同一个连通区域。
    
    另外,我在代码实现的过程中想到另外一种 Two-Pass 的方式(即扫描两遍图像的方式)实现,就是第二次扫描与 (1) 同样的过程,只是方向换成从右下到左上。我后面的 Two-Pass 代码是使用我自己想到的方法实现的,自己使用了几个例子测试了下,目前没出现啥问题。

    4adcbc4dee2408d0b46deb6db1859956.gif

    Seed-Filling 算法

    种子填充方法来源于计算机图形学,常用于对某个图形进行填充。它基于区域生长算法。我的理解就是递归遍历。

    1205aab5c60339a921d862790666394d.gif

    附上两种方法的 Python 的实现

    import cv2
    import numpy as np
    
    # 4邻域的连通域和 8邻域的连通域
    # [row, col]
    NEIGHBOR_HOODS_4 = True
    OFFSETS_4 = [[0, -1], [-1, 0], [0, 0], [1, 0], [0, 1]]
    
    NEIGHBOR_HOODS_8 = False
    OFFSETS_8 = [[-1, -1], [0, -1], [1, -1],
                 [-1,  0], [0,  0], [1,  0],
                 [-1,  1], [0,  1], [1,  1]]
    
    
    
    def reorganize(binary_img: np.array):
        index_map = []
        points = []
        index = -1
        rows, cols = binary_img.shape
        for row in range(rows):
            for col in range(cols):
                var = binary_img[row][col]
                if var < 0.5:
                    continue
                if var in index_map:
                    index = index_map.index(var)
                    num = index + 1
                else:
                    index = len(index_map)
                    num = index + 1
                    index_map.append(var)
                    points.append([])
                binary_img[row][col] = num
                points[index].append([row, col])
        return binary_img, points
    
    
    
    def neighbor_value(binary_img: np.array, offsets, reverse=False):
        rows, cols = binary_img.shape
        label_idx = 0
        rows_ = [0, rows, 1] if reverse == False else [rows-1, -1, -1]
        cols_ = [0, cols, 1] if reverse == False else [cols-1, -1, -1]
        for row in range(rows_[0], rows_[1], rows_[2]):
            for col in range(cols_[0], cols_[1], cols_[2]):
                label = 256
                if binary_img[row][col] < 0.5:
                    continue
                for offset in offsets:
                    neighbor_row = min(max(0, row+offset[0]), rows-1)
                    neighbor_col = min(max(0, col+offset[1]), cols-1)
                    neighbor_val = binary_img[neighbor_row, neighbor_col]
                    if neighbor_val < 0.5:
                        continue
                    label = neighbor_val if neighbor_val < label else label
                if label == 255:
                    label_idx += 1
                    label = label_idx
                binary_img[row][col] = label
        return binary_img
    
    # binary_img: bg-0, object-255; int
    def Two_Pass(binary_img: np.array, neighbor_hoods):
        if neighbor_hoods == NEIGHBOR_HOODS_4:
            offsets = OFFSETS_4
        elif neighbor_hoods == NEIGHBOR_HOODS_8:
            offsets = OFFSETS_8
        else:
            raise ValueError
    
        binary_img = neighbor_value(binary_img, offsets, False)
        binary_img = neighbor_value(binary_img, offsets, True)
    
        return binary_img
    
    
    
    def recursive_seed(binary_img: np.array, seed_row, seed_col, offsets, num, max_num=100):
        rows, cols = binary_img.shape
        binary_img[seed_row][seed_col] = num
        for offset in offsets:
            neighbor_row = min(max(0, seed_row+offset[0]), rows-1)
            neighbor_col = min(max(0, seed_col+offset[1]), cols-1)
            var = binary_img[neighbor_row][neighbor_col]
            if var < max_num:
                continue
            binary_img = recursive_seed(binary_img, neighbor_row, neighbor_col, offsets, num, max_num)
        return binary_img
    
    # max_num 表示连通域最多存在的个数
    def Seed_Filling(binary_img, neighbor_hoods, max_num=100):
        if neighbor_hoods == NEIGHBOR_HOODS_4:
            offsets = OFFSETS_4
        elif neighbor_hoods == NEIGHBOR_HOODS_8:
            offsets = OFFSETS_8
        else:
            raise ValueError
    
        num = 1
        rows, cols = binary_img.shape
        for row in range(rows):
            for col in range(cols):
                var = binary_img[row][col]
                if var <= max_num:
                    continue
                binary_img = recursive_seed(binary_img, row, col, offsets, num, max_num=100)
                num += 1
        return binary_img
    
    
    
    if __name__ == "__main__":
        binary_img = np.zeros((4, 7), dtype=np.int16)
        index = [[0, 2], [0, 5],
                [1, 0], [1, 1], [1, 2], [1, 4], [1, 5], [1, 6],
                [2, 2], [2, 5],
                [3, 1], [3, 2], [3, 4], [3, 6]]
        for i in index:
            binary_img[i[0], i[1]] = np.int16(255)
    
        print("原始二值图像")
        print(binary_img)
    
        print("Two_Pass")
        binary_img = Two_Pass(binary_img, NEIGHBOR_HOODS_8)
        binary_img, points = reorganize(binary_img)
        print(binary_img, points)
    
        print("Seed_Filling")
        binary_img = Seed_Filling(binary_img, NEIGHBOR_HOODS_8)
        binary_img, points = reorganize(binary_img)
        print(binary_img, points)
    展开全文
  • opencv连通域

    2020-11-25 20:50:41
    opencv连通域学习连通域 连通域 图像的连通域是指图像中具有相同像素值并且位置相邻的像素组成的区域,连通域分析是指在图像中寻找彼此相互独立的连通域并将其标记出来。提取图像中不同的连通域是图像中较为常用的...

    opencv连通域学习

    连通域

    图像的连通域是指图像中具有相同像素值并且位置相邻的像素组成的区域,连通域分析是指在图像中寻找彼此相互独立的连通域并将其标记出来。提取图像中不同的连通域是图像中较为常用的方法。例如在车牌识别、文字识别、目标检测等领域对感兴趣区域分割与识别。一般情况下,一个连通域内只包含一个像素值,因此为了防止像素值波动对提取不同连通域的影响,连通域分析常处理的是二值化后的图像。

    图像中两个像素相邻有两种定义方式,分别是4-领域和8-领域。根据两个像素相邻的定义方式不同,得到的连通域也不相同,因此在分析连通域的同时,一定要声明是在哪种领域条件下分析得到的结果。
    在这里插入图片描述

    常用的图像领域分析法有两遍扫描法和种子填充法。两遍扫描法会遍历两次图像,第一次遍历图像时会给每个非0像素赋予一个数字标签,当某个像素的上方和左侧领域内的像素已经有数字标签时,取两者中的最小值作为当前像素的标签,否则赋予当前像素一个新的数字标签。第一次遍历图像的时候同一个连通域可能会被赋予一个或者多个不同的标签,如下图所示,因此第二次遍历需要将这些属于同一个连通域的不同标签合并,最后实现同一个领域内的所有像素具有相同的标签。
    在这里插入图片描述
    种子填充法源于计算机图像学,常用于对某些图形进行填充。该方法首先将所有非0像素放到一个集合中,之后在集合中随机选出一个像素作为种子像素,根据领域关系不断扩充种子像素所在的连通域,并在集合中删除掉扩充出的像素,直到种子像素所在的连通域无法扩充,之后再从集合中随机选取一个像素作为新的种子像素,重复上述过程直到集合中没有像素。

    opencv4提供了用于提取图像中不同连通域的connectedComponents()函数,该函数用于计算二值图像中连通域的个数,并在图像中将不同的连通域用不同的数字标签标记出来,其中标签0表示图像中的背景区域,同时函数具有一个int类型的返回数据,用于表示图像中连通域的数目。函数的第一个参数时待标记连通域的输入图像,函数要求输入图像必须是数据类型为CV_8U的单通道灰度图像,而且最好是经过二值化的二值图像。函数第二个参数是标记连通域后的输出图像,图像尺寸与第一个参数的输入图像尺寸相同,图像的数据类型与函数的第四个参数相关。函数第三个参数是统计连通域时选择的领域种类,函数支持两种领域,分别用4表示4-领域,8表示8-领域。函数第四个参数为输出图像的数据类型,可以选择的参数为CV_32和CV_16U两种。函数的最后一个参数时标记连通域时使用算法的标志,目前只支持Grana(BBDT)和Wu(SAUF)两种算法。

    上述函数原型的所有参数都没有默认值,在调用时需要设置全部参数,增加了使用的复杂程度,因此opencv4提供了connectedComponents()函数的简易原型,减少了参数数量以及部分参数增加了默认。

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  • 连通域处理

    2014-07-01 14:29:17
    获取连通域的长宽周长等信息,效果还不错。
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  • 连通域求解

    千次阅读 2018-03-18 17:25:56
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空空如也

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连通域