[发明专利]快速二值图像完全距离变换的方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理领域，更具体的说，是涉及快速二值图像完全距离变换的方法。

背景技术

距离变换是对数字图像的一项重要的预处理操作，经距离变换后的数字图像具有良好的旋转、平移及比例不变性，因而它在图像处理技术各个领域中都起着重要作用。

对二值图像进行距离变换就是指把二值图像中的每一个像素的像素值变换成离其最近的背景像素与该像素的距离的过程。二值图像中的像素可分为背景像素(像素值为0)和目标像素(像素值为1)两类，对二值图像进行距离变换就是对背景像素及目标像素进行距离变换。

可以利用近似欧氏距离变换方法以及完全欧氏距离变换方法对二值图像进行距离变换，近似欧氏距离变换方法的基本思想是：利用图像处理里常用到的一个近似模板运算，计算从图形外移动到图形内某点的最短距离，模板内标识的距离值通常是欧式距离的取整近似值，同时模板也不可能始终沿着边界轮廓的法向方向移动，因此这类方法一定是有误差，如城市街区距离、棋盘距离、倒角距离等。

完全欧氏距离变换方法的基本思想是：需要分别计算每个背景像素与目标像素的距离，导致运行时间较长。

综上，现有技术距离变换的方法具有如下缺点：第一，存在误差而不适用于对精度要求严格的图像进行处理，如医学图像；第二，运行时间较长。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了快速二值图像完全距离变换的方法，以克服现有技术中计算距离变换的方法存在误差而不适用于对精度要求严格的图像进行处理以及运算时间长的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种快速二值图像完全距离变换的方法，所述二值图像的尺寸为m×n，包括：确定第一函数或第二函数，所述第一函数用于确定第i行中距离第一像素最近的背景像素的位置，所述第二函数用于确定第j列中距离所述第一像素最近的背景像素的位置，其中，1≤i≤m，1≤j≤n，i与j均为整数，所述方法还包括：

根据第二目标像素与所述第一像素的完全距离，及所述第二目标像素与离其最近背景像素的完全距离，确定所述第一像素的最近背景像素范围；

利用所述第一函数分别在所述最近背景像素范围的每行中搜索距离所述第一像素最近的背景像素，或利用所述第二函数分别在所述最近背景像素范围的每列中搜索距离所述第一像素最近的背景像素；

从搜索出的距离所述第一像素最近的背景像素中确定出与所述第一像素距离最近的第一背景像素，计算所述第一背景像素与所述第一像素的第一完全距离，并将所述第一完全距离作为所述第一像素的完全距离变换值。

优选地，所述根据第二目标像素与所述第一像素的完全距离，及所述第二目标像素与离其最近背景像素的完全距离，确定所述第一像素的最近背景像素范围具体包括：

计算所述第二目标像素与距离其最近的背景像素之间的完全距离r₁；

确定所述第一像素与所述第二目标像素的完全距离r₂；

所述最近背景像素范围为以所述第一像素为圆心，以r₁+r₂为半径的圆O₁的外切正方形所围成的区域；

或，所述最近背景像素范围为以所述第二目标像素为圆心，以r₁为半径的圆O₂的内接正方形与所述圆O₁的外切正方形所围成的环形区域；

或，所述最近背景像素范围为以所述第一像素为圆心，以|r₁-r₂|为半径的圆O₃的内接正方形与所述圆O₁的外切正方形所围成的环形区域。

优选地，所述第一像素位于所述二值图像的第x行，第y列，用(x,y)表示所述第一像素在所述二值图像中的位置，以(x,y)为分界点，将第x行分为左侧和右侧，将第y列分为上方和下方，其中，1≤x≤m，1≤y≤n，确定第一函数的方法具体包括：

确定用于计算所述二值图像第x行左侧距离所述第一像素(x,y)最近的背景像素所在列数的第一子函数，及用于计算所述二值图像第x行右侧距离所述第一像素(x,y)最近的背景像素所在列数的第二子函数；

根据所述第一子函数及所述第二子函数，确定所述第一函数；

所述确定第二函数具体包括：