第9章 二值图像处理.ppt

第 9 章 二值图像处理 （数学形态学处理） 二值图像分析 —— 问题的提出 经过图像分割之后，获得了目标物与非目标物两种不同的对象。但是提取出的目标物存在以下的问题： 1）提取的目标中存在伪目标物； 2）多个目标物中，存在粘连或者是断裂； 3）多个目标物存在形态的不同。 目标提取示例  —— 伪目标物 目标提取示例  —— 伪目标物 多目标提取示例  ——粘连或断裂 多目标提取示例 —— 不同形态 二值图像分析的目的 二值图像的分析 首先是区分所提取出的不同的目标物; 然后，对不同的目标物特征差异进行描述与计算; 最后获得所需要的分析结果。 9.1 二值图像中的基本概念 9.1.1 四连接与八连接 如图示，标记为0的位置为当前点像素，其周围的八个像素点分别标记为1-8，这八个像素称为当前像素点的八近邻，而其中标记为1，3，5，7的四个像素是当前像素点的四近邻。 若当前点像素值为1，其四近邻像素中至少有一个点像素值为1，即认为两点间存在通路，称为四连接。 同样，如果其八近邻像素中至少有一个点的像素值为1，称为八连接。 在有哪些信誉好的足球投注网站边界轮廓时，如上图所示，四连接的路径（见图(a))与八连接的路径（见图(b))各不相同。换句话说，图(c)中的两点之间的关系在八连接的意义下是连通的，而在四连接意义下是不连通的。 9.1.2 内部点与边界点 在每个连通域中，与背景相邻接的点称为边界点，与背景不相邻接的点称为内部点。下图所示是在四连接与八连接定义下的内部点与边界点的示意图。 从下图(b)可以看到，在四连接定义下，内部点是“在当前点的八近邻像素点中，没有值为0的点”，而在八连接定义下，内部点是“在当前点的四近邻像素点中，没有值为0的点”。 9.1.5 链码 链码是对线宽为一个像素的细线的轨迹进行描述的编码； 链码方法是对其坐标序列进行方向编码的方法。采用链码方法可以对细线的走向进行清晰的描述与分析。 右图给出了八个方向的编码定义，根据这个方向码的定义，即可求出一条细线的链码。在计算细线的链码时，从选定的某个端点出发，按着逆时针方向有哪些信誉好的足球投注网站下一个细线上的点，并根据与前一个点的方向位置，对这一点进行编码，直到终点。 以右图为例，进行该细线的链码计算（为方便观察，图中未标注数值的像素点上的值为0）。如果以实线框中的像素为起点，虚线框中的像素为终点，则可得到该线的链码为： 1，0，7，6，5，5，5， 6，0，0，0 9.1.6 几何特征的测量 在图像处理与分析技术中，许多场合下对所拍摄的图像进行二值化处理，然后对所分割出的目标区域进行几何特征的测量。 本节介绍以下几个最基本的二值图像中的几何特征量及其计算方法： 1. 面积 2. 周长 3. 质心 4. 圆形度 5. 矩形度 6. 长宽比 质心 质心原本意思是物体的质量中心。 在二值图像中，采用质心的概念，可以对连通域的几何中心进行描述。为了借用质心的概念，假设二值图像的每个像素的“质量”是完全相同的。在此前提下，质心的计算公式定义如下： 其中， S表示连通域； NS为连通域中像素的个数； （xm，ym）为质心点的坐标。 例如，下图所示连通域的质心为 因此，该连通域的质心为（xm，ym）=（4，4）。 9.2 腐蚀与膨胀 二值图像中的一种主要处理是对所提取的目标图形进行形态分析。而形态处理中最基本的是腐蚀与膨胀。 腐蚀与膨胀是两个互为对偶的运算。腐蚀处理的作用是将目标图形收缩，而膨胀处理的作用是将目标图形扩大。 为了实现腐蚀与膨胀，数学形态学提出了结构元素的概念。所谓结构元素是指具有某种确定形状的基本结构元素，例如，一定大小的矩形、圆或者菱形等。 腐蚀处理可以表示成用结构元素对图像进行探测，找出图像中可以放下该结构元素的区域。 膨胀处理可以理解成是对图像的补集进行腐蚀处理。 腐蚀与膨胀属非线性逻辑模板 非线性逻辑模板不能用简洁的数学形式表达。 它实际上是对邻域内的像素分布模式进行分类后，根据不同的模式而给出不同处理。 下面给出的各种算法都是针对二值图像的。处理中均使用一定尺寸的模板（结构元素--SE），并假定图中背景像素灰度值为0，景物像素值为1。 有两种典型的非线性逻辑模板： ①腐蚀 ②膨胀 9.2.1 腐蚀 腐蚀是一种消除连通域的边界点，使边界向内收缩的处理。可以用来消除小且无意义的目标物。 如果两目标物间有细小的连接，可以选取足够大的结构元素，将细小连接腐蚀掉。 腐蚀 ——设计思想 设计一个结构元素