连通区域

1 概要

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，连通区域分析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CV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。

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。

在图像中，最小的单位是像素，每个像素周围有邻接像素，常见的邻接关系有2种：4邻接与8邻接。

如果A与B连通，B与C连通，则A与C连通，在视觉上看来，彼此连通的点形成了一个区域，而不连通的点形成了不同的区域。这样的一个所有的点彼此连通点构成的集合，我们称为一个连通区域。

2 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。

第一次扫描：

•从左上角开始遍历像素点，找到第一个像素为255的点，label=1；

•当该像素的左邻像素和上邻像素为无效值时，给该像素置一个新的label值，label ++，记录集合;

•当该像素的左邻像素或者上邻像素有一个为有效值时，将有效值像素的label赋给该像素的label值；

•当该像素的左邻像素和上邻像素都为有效值时，选取其中较小的label值赋给该像素的label值

第二次扫描：

•对每个点的label进行更新，更新为其对于其集合中最小的label

3 分水岭算法

步骤

1、加载原始图像

2、阈值分割，将图像分割为黑白两个部分

3、对图像进行开运算，即先腐蚀在膨胀

4、对开运算的结果再进行 膨胀，得到大部分是背景的区域

5、通过距离变换 Distance Transform 获取前景区域

6、背景区域sure_bg 和前景区域sure_fg相减，得到即有前景又有背景的重合区域

7、连通区域处理

8、最后使用分水岭算法