[发明专利]基于数字图象闭合轮廓链的图象区域识别方法

说明书

技术领域

本发明属于数字图象处理领域，具体提出一种基于数字图象中某局部连通区域(region)的有向闭合轮廓链来确定所有属于该区域的像素点的方法，适用于多数数字图像处理应用中的区域统计信息计算。

背景技术

机器视觉作为一种精确、易用、信息量丰富、成本合理的传感和识别手段，越来越受到人们的关注，并在航天、医学、自动化生产、智能终端设备等领域有广泛的应用前景。数字图象处理技术是机器视觉中的一个关键部分，其优劣直接影响到视觉应用的性能。数字图象处理中，很多处理是以轮廓、区域、梯度等基本特征为基础进行的；因此，处理的性能很大程度上取决于对这些基本特征识别和提取的精度和效率。

轮廓和梯度的识别比较简单，需要处理的信息量也相对较少；局部区域的识别，则是将整个轮廓所包围的像素点计算在内，虽然处理的信息量大大增加，但是对干扰的抵抗能力更强，鲁棒性更好。

本发明提出一种简单而高效的数字图象区域识别方法，方法不但易于实现，而且计算资源占用少，运行效率高，对处理硬件的要求低，广泛适用于各平台上数字图像处理任务中对局部区域这一特征量的识别。

发明内容

本发明的目的是为数字图象处理中的区域识别问题提供一种既易于实现，又快速、高效的方法；使用该方法可以对一幅数字图象中的各目标区域进行识别、标记，得到其各项特征统计信息。提取到的信息数据可以作为视觉任务中的控制信息或者供更高层的视觉处理方法使用。

该方法一般应用于黑白二值数字图象，即使用该方法前应先根据任务的目的将彩色数字图象进行预处理，转换为黑白二值数字图象。但如果可以根据彩色数字图象中像素本身的特征定义“区域”，该方法同样可以直接应用于彩色数字图象。方法的大致步骤是如下：

1.将彩色数字图象经过预处理转换为黑白二值数字图象。

2.对黑白二值图象进行开运算处理(open morphology operation)。

3.锚点扫描开始：从黑白二值图象左上角像素点开始，从上往下逐行、每行从左向右逐点依次扫描各像素点，直至扫描到一个目标点(属于某候选区域的一点)为止，将该目标点作为区域的锚点，然后进入步骤4。若扫描到图象右下角像素点仍未找到目标点，则进入步骤7。

4.寻找整条有向闭合轮廓链：以刚扫描到的锚点作为新区域的轮廓链起点，按照某规则寻找该区域的整条有向闭合轮廓链，对找到的轮廓像素点进行标记，并将轮廓点顺序记录到一个链表数据结构中。视任务需求进行区域像素点统计信息累加计算。所有标记的轮廓点不可再作为步骤6中的锚点。

5.寻找区域内点：根据刚记录的相邻轮廓点间的坐标位置关系，决定在轮廓点的左邻或右邻方向水平扫描寻找属于该区域的内点，并对扫描到的内点在图象中进行标记。视任务需求进行区域像素点统计信息累加计算或将内点记录到某数据结构中。所有标记的内点不可再作为步骤6中的锚点。

6.锚点扫描继续：从上个扫描到的新区域锚点开始，继续逐行逐点扫描，直至扫描到一个新的目标点(属于某个未标记候选区域的一点)；此时，又发现了一个新区域，转到步骤4。若扫描到图象右下角像素点仍未找到目标点，则进入步骤7。

7.识别完成

附图说明

图1为一幅彩色数字图象经预处理后的黑白二值数字图象

图2为黑白二值数字图象中的边界瑕疵示例

图3为对图2中图象进行开运算处理后的图象

图4为“寻找区域轮廓”说明示图

图5为本发明方法的效率测试用图片(4幅)

图6为本发明方法的运行时间结果

具体实施方案

因为本方法使用前一般将彩色数字图象转化为黑白二值图象，因此这里只描述对彩色数字图象预处理后得到的黑白二值图象的处理过程。对于直接的彩色图象区域识别，可根据任务需要定义彩色像素点上的开运算和连通判定规则，则该方法对于未做二值化预处理的彩色图象依然适用。下面结合一个示例任务对本发明方法的实施方案进行具体说明。

1.彩色数字图象预处理得到黑白二值图象