分水岭算法解析[halcon]

分水岭算法

分水岭算法是根据分水岭的构成来考虑图像的分割， 它是—种基于拓扑理论的数学形态学的分割方法。 首先， 把一幅图像看作起伏的地形， 图像的每像素灰度值作为这个地形的高度， 极小值是盆地， 极大值为山脊。如下图为分水岭模型。

向这个地形进行灌水， 水会从高处往低处流， 先在低洼处汇集.水慢慢填满低洼处。 每个盆地进行交融时， 在交融处汇集成坝。 所有的坝即分水岭， 也是图像的分割线。
在HALCON中使用watersheds函数来实现分水岭分割。
watersheds(Image : Basins, Watersheds : : )
第一个参数Image是输入的图像；
第二个参数Basins是坝的边界区域；
第三个参数Watersheds是分水岭区域。
也可以使用watersheds_threshold函数来实现。
watersheds_threshold(Image : Basins : Threshold : )
第一个参数Image是输入的图像；
第二个参数Basins是坝的区域；
第三个参数Threshold是合并阈值
watersheds_threshold函数多了一个阈值Threshold，W为分割两个分水岭的间隔的最小灰度值。B1为一个分水岭的最小灰度值，B2为与B1相邻的另一个分水岭的最小灰度值，当满足：

则B1和B2两区域合并，避免边界不锐利导致的过多区域分割。

实例分析

分水岭算法实例应用，可以用于平面内多种形状不规则产品的分离、计数、定位等。
1）图像的载入和初始化设置
dev_close_window()
read_image (Image, ‘E:/图像处理/halcon学习/练习/images/硬币.jpg’)
get_image_size (Image, Width, Height)
dev_open_window (10, 10, Width2, Height2, ‘black’, WindowHandle)
dev_display (Image)
dev_set_draw (‘margin’)
dev_set_line_width (1)

2）图像预处理：首先要将RGB图像转化为灰度图像，如果图像噪声明显，需要进行平滑降噪。该实例图像背景与前景对比还是比较明显的，因此图像转化后没有滤波，直接进入阈值分割。
rgb1_to_gray (Image, GrayImage)

3）图像处理阶段：
接下来就是重点部分了。首先通过阈值分割，将前景区域提取出来，然后用distance_transform将区域图像转化为距离图像DistanceImage。DistanceImage中，距离区域边缘越大，像素值亮度越大，产品的中心处亮度最大，为山峰；边缘处亮度较低，为山谷；因此需要将图像进行翻转invert。将翻转后的图像进行灰度值拉伸后，用分水岭watersheds算子即可获取每个产品所在区域的Basins和Watersheds。
threshold (GrayImage, Region, 3, 120)
*erosion_circle (Region, RegionErosion, 15.5)
distance_transform (Region, DistanceImage, ‘octagonal’, ‘true’, Width, Height)
convert_image_type (DistanceImage, DistanceImageByte, ‘byte’)
invert_image (DistanceImageByte, DistanceImageInvert)
scale_image_max (DistanceImageInvert, DistanceImageScaleMax)
watersheds (DistanceImageScaleMax, Basins, Watersheds)
dev_display (DistanceImageScaleMax)
dev_display (Basins)

4）结果
通过上述处理，到此每个产品已经得到分离，已经可以得出产品的数量。但如何进一步得到产品的位置。我们往前想，前面我们通过阈值分割已经将所有产品从背景分离出来，不过产品之间有连接成了一个连通域，后边通过分水岭算法，得到了每个产品所在的区域。很明显，两个区域之间的交集即为每个产品的区域。
*结果显示
dev_display (Image)
dev_display (Region)

dev_set_color (‘blue’)
dev_display (Basins)

intersection (Basins, Region, RegionIntersection)

dev_set_colored(12)
dev_set_line_width (3)
dev_display (Image)
dev_display (RegionIntersection)