python 图像的细化(骨架抽取)

图像的细化主要是针对二值图而言

所谓骨架,可以理解为图像的中轴,,一个长方形的骨架,是它的长方向上的中轴线,

圆的骨架是它的圆心,直线的骨架是它自身,孤立点的骨架也是自身。

骨架的获取主要有两种方法:

(1)基于烈火模拟

设想在同一时刻,将目标的边缘线都点燃,火的前沿以匀速向内部蔓延,当前沿相交时火焰熄灭,

火焰熄灭点的结合就是骨架。

(2)基于最大圆盘

目标的骨架是由目标内所有内切圆盘的圆心组成

python 图像的细化(骨架抽取)_第1张图片

我们来看看典型的图形的骨架(用粗线表示)

细化的算法有很多种,但比较常用的算法是查表法

细化是从原来的图中去掉一些点,但仍要保持原来的形状。

实际上是保持原图的骨架。

判断一个点是否能去掉是以8个相邻点(八连通)的情况来作为判据的,具体判据为:

1,内部点不能删除

2,鼓励点不能删除

3,直线端点不能删除

4,如果P是边界点,去掉P后,如果连通分量不增加,则P可删除

python 图像的细化(骨架抽取)_第2张图片

看看上面那些点。

第一个点不能去除,因为它是内部点

第二个点不能去除,它也是内部点

第三个点不能去除,删除后会使原来相连的部分断开

第四个点可以去除,这个点不是骨架

第五个点不可以去除,它是直线的端点

第六个点不可以去除,它是直线的端点

对于所有的这样的点,我们可以做出一张表,来判断这样的点能不能删除

python 图像的细化(骨架抽取)_第3张图片

我们对于黑色的像素点,对于它周围的8个点,我们赋予不同的价值,

若周围某黑色,我们认为其价值为0,为白色则取九宫格中对应的价值

对于前面那幅图中第一个点,也就是内部点,它周围的点都是黑色,所以他的总价值是0,对应于索引表的第一项

前面那幅图中第二点,它周围有三个白色点,它的总价值为1+4+32=37,对应于索引表中第三十八项

我们用这种方法,把所有点的情况映射到0~255的索引表中

 

我们扫描原图,对于黑色的像素点,根据周围八点的情况计算它的价值,然后查看索引表中对应项来决定是否要保留这一点

 

我们很容易写出程序

import cv

def Thin(image,array):
    h = image.height
    w = image.width
    iThin = cv.CreateImage(cv.GetSize(image),8,1)
    cv.Copy(image,iThin)
    for i in range(h):
        for j in range(w):
            if image[i,j] == 0:
                a = [1]*9
                for k in range(3):
                    for l in range(3):
                        if -1<(i-1+k)

我们来看看运行效果:

python 图像的细化(骨架抽取)_第4张图片

按照前面的分析,我们应该得到一条竖着的线,但实际上我们得到了一条横线

我们在从上到下,从左到右扫描的时候,遇到第一个点,我们查表可以删除,遇到第二个点,我们查表也可以删除,整个第一行都可以删除

于是我们查看第二行时,和第一行一样,它也被整个删除了。这样一直到最后一行,于是我们得到最后的结果是一行直线

 

解决的办法是:

在每行水平扫描的过程中,先判断每一点的左右邻居,如果都是黑点,则该点不做处理。另外,如果某个黑店被删除了,则跳过它的右邻居,处理下一点。对矩形这样做完一遍,水平方向会减少两像素。

然后我们再改垂直方向扫描,方法一样。

这样做一次水平扫描和垂直扫描,原图会“瘦”一圈

多次重复上面的步骤,知道图形不在变化为止

 

这一改进让算法的复杂度的运行时间增大一个数量级

我们来看看改进后的算法:

 

import cv

def VThin(image,array):
    h = image.height
    w = image.width
    NEXT = 1
    for i in range(h):
        for j in range(w):
            if NEXT == 0:
                NEXT = 1
            else:
                M = image[i,j-1]+image[i,j]+image[i,j+1] if 0

python 图像的细化(骨架抽取)_第5张图片

效果确实比刚才好多了 

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