[發(fā)明專利]基于數(shù)字圖象閉合輪廓鏈的圖象區(qū)域識別方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010610588.4
• 申請日: 2010-12-28
• 公開（公告）號: CN102073868A
• 公開（公告）日: 2011-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賈英民;劉建輝;陳霄漢
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于數(shù)字圖象處理領(lǐng)域，具體提出一種基于數(shù)字圖象中某局部連通區(qū)域(region)的有向閉合輪廓鏈來確定所有屬于該區(qū)域的像素點(diǎn)的方法，適用于多數(shù)數(shù)字圖像處理應(yīng)用中的區(qū)域統(tǒng)計(jì)信息計(jì)算。

背景技術(shù)

機(jī)器視覺作為一種精確、易用、信息量豐富、成本合理的傳感和識別手段，越來越受到人們的關(guān)注，并在航天、醫(yī)學(xué)、自動化生產(chǎn)、智能終端設(shè)備等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。數(shù)字圖象處理技術(shù)是機(jī)器視覺中的一個關(guān)鍵部分，其優(yōu)劣直接影響到視覺應(yīng)用的性能。數(shù)字圖象處理中，很多處理是以輪廓、區(qū)域、梯度等基本特征為基礎(chǔ)進(jìn)行的；因此，處理的性能很大程度上取決于對這些基本特征識別和提取的精度和效率。

輪廓和梯度的識別比較簡單，需要處理的信息量也相對較少；局部區(qū)域的識別，則是將整個輪廓所包圍的像素點(diǎn)計(jì)算在內(nèi)，雖然處理的信息量大大增加，但是對干擾的抵抗能力更強(qiáng)，魯棒性更好。

本發(fā)明提出一種簡單而高效的數(shù)字圖象區(qū)域識別方法，方法不但易于實(shí)現(xiàn)，而且計(jì)算資源占用少，運(yùn)行效率高，對處理硬件的要求低，廣泛適用于各平臺上數(shù)字圖像處理任務(wù)中對局部區(qū)域這一特征量的識別。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為數(shù)字圖象處理中的區(qū)域識別問題提供一種既易于實(shí)現(xiàn)，又快速、高效的方法；使用該方法可以對一幅數(shù)字圖象中的各目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行識別、標(biāo)記，得到其各項(xiàng)特征統(tǒng)計(jì)信息。提取到的信息數(shù)據(jù)可以作為視覺任務(wù)中的控制信息或者供更高層的視覺處理方法使用。

該方法一般應(yīng)用于黑白二值數(shù)字圖象，即使用該方法前應(yīng)先根據(jù)任務(wù)的目的將彩色數(shù)字圖象進(jìn)行預(yù)處理，轉(zhuǎn)換為黑白二值數(shù)字圖象。但如果可以根據(jù)彩色數(shù)字圖象中像素本身的特征定義“區(qū)域”，該方法同樣可以直接應(yīng)用于彩色數(shù)字圖象。方法的大致步驟是如下：

1.將彩色數(shù)字圖象經(jīng)過預(yù)處理轉(zhuǎn)換為黑白二值數(shù)字圖象。

2.對黑白二值圖象進(jìn)行開運(yùn)算處理(open?morphology?operation)。

3.錨點(diǎn)掃描開始：從黑白二值圖象左上角像素點(diǎn)開始，從上往下逐行、每行從左向右逐點(diǎn)依次掃描各像素點(diǎn)，直至掃描到一個目標(biāo)點(diǎn)(屬于某候選區(qū)域的一點(diǎn))為止，將該目標(biāo)點(diǎn)作為區(qū)域的錨點(diǎn)，然后進(jìn)入步驟4。若掃描到圖象右下角像素點(diǎn)仍未找到目標(biāo)點(diǎn)，則進(jìn)入步驟7。

4.尋找整條有向閉合輪廓鏈：以剛掃描到的錨點(diǎn)作為新區(qū)域的輪廓鏈起點(diǎn)，按照某規(guī)則尋找該區(qū)域的整條有向閉合輪廓鏈，對找到的輪廓像素點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記，并將輪廓點(diǎn)順序記錄到一個鏈表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中。視任務(wù)需求進(jìn)行區(qū)域像素點(diǎn)統(tǒng)計(jì)信息累加計(jì)算。所有標(biāo)記的輪廓點(diǎn)不可再作為步驟6中的錨點(diǎn)。

5.尋找區(qū)域內(nèi)點(diǎn)：根據(jù)剛記錄的相鄰輪廓點(diǎn)間的坐標(biāo)位置關(guān)系，決定在輪廓點(diǎn)的左鄰或右鄰方向水平掃描尋找屬于該區(qū)域的內(nèi)點(diǎn)，并對掃描到的內(nèi)點(diǎn)在圖象中進(jìn)行標(biāo)記。視任務(wù)需求進(jìn)行區(qū)域像素點(diǎn)統(tǒng)計(jì)信息累加計(jì)算或?qū)?nèi)點(diǎn)記錄到某數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中。所有標(biāo)記的內(nèi)點(diǎn)不可再作為步驟6中的錨點(diǎn)。

6.錨點(diǎn)掃描繼續(xù)：從上個掃描到的新區(qū)域錨點(diǎn)開始，繼續(xù)逐行逐點(diǎn)掃描，直至掃描到一個新的目標(biāo)點(diǎn)(屬于某個未標(biāo)記候選區(qū)域的一點(diǎn))；此時，又發(fā)現(xiàn)了一個新區(qū)域，轉(zhuǎn)到步驟4。若掃描到圖象右下角像素點(diǎn)仍未找到目標(biāo)點(diǎn)，則進(jìn)入步驟7。

7.識別完成

附圖說明

圖1為一幅彩色數(shù)字圖象經(jīng)預(yù)處理后的黑白二值數(shù)字圖象

圖2為黑白二值數(shù)字圖象中的邊界瑕疵示例

圖3為對圖2中圖象進(jìn)行開運(yùn)算處理后的圖象

圖4為“尋找區(qū)域輪廓”說明示圖

圖5為本發(fā)明方法的效率測試用圖片(4幅)

圖6為本發(fā)明方法的運(yùn)行時間結(jié)果

具體實(shí)施方案

因?yàn)楸痉椒ㄊ褂们耙话銓⒉噬珨?shù)字圖象轉(zhuǎn)化為黑白二值圖象，因此這里只描述對彩色數(shù)字圖象預(yù)處理后得到的黑白二值圖象的處理過程。對于直接的彩色圖象區(qū)域識別，可根據(jù)任務(wù)需要定義彩色像素點(diǎn)上的開運(yùn)算和連通判定規(guī)則，則該方法對于未做二值化預(yù)處理的彩色圖象依然適用。下面結(jié)合一個示例任務(wù)對本發(fā)明方法的實(shí)施方案進(jìn)行具體說明。

1.彩色數(shù)字圖象預(yù)處理得到黑白二值圖象