第8卷 第9期 2008年5月1671-1819(2008)9-2492-03 科 学 技 术 与 工 程ScienceTechnologyandEngineering Vol.8 No.9 May2008 2008 Sci.Tech.Engng.
基于连通域算法的区域测量
李仪芳 刘景琳
(广东技术师范学院电子与信息学院,广州510665)
摘 要 基于数字图像处理的原理,提出用八连通域算法对有多个连通区域的二值图像进行面积测量。通过逐行逐列地扫描图像,按照一定的规则标记连通区域,得到对象的个数,同时统计每个区域所含的像素,通过标尺转换可以得出区域的面积。结果表明,该算法能有效地提取八连通区域,可用于计算显微图像颗粒物的面积和粒径。关键词 区域标记 像素测量 八连通域算法
中图法分类号 TP391.77; 文献标识码 A
2008年1月21日收到广东省第二批产业技术研究研发计划项目(2007B010200041)资助第一作者简介:李仪芳(1983—),女,广东三水人,广东技术师范学院助教,硕士,研究方向:图像处理和光电技术。E-mail:angeli-na2008@yahoo.com.cn 二值图像中连通域的提取是图像处理和分析中的一个重要处理过程,可以用于显微图像的对象
识别和测量,红外图像的目标定位等领域。灰度图
像经过阈值分割后常包括多个连通的区域,需要将连通区域搜索标记出来以便测量。但常见算法是
关于四连通区域的研究,其中文献[1,2]中描述或
采用的是区域标号法,但文献[1]中描述的算法在
实现时并不能达到预定的结果。而且区域生长法
计算复杂度过高;像素标记法和行程标记法必须全
部扫描完图像才能得到连通域,随着图像幅度和连
通域个数的增加,计算复杂度增长。现提出用八连
通域算法[3],它不仅能在对图像一次扫描中标记连
通域即计算对象的个数,而且可实现边扫描边提取
像素,即累计每个连通域所含像素的个数。
1 区域标记
算法实现逐行逐列扫描,对图像内每个连通的
黑色区域进行标记操作,求得对象的数目。图1为
6×12图像点阵,图中有三个连通区域,即三个对象,分别用1,2,3标号。设前景点灰度取1,背景点
取值为0。在算法中,定义了多个数组N(i),其中i
代表连通区域的标号,∑N(i)表示区域内部包含
的像素个数。如第1个区域,∑N(1)=7;对第2个
区域,∑N(2)=6。下面以标记区域1为例,说明标
记的具体算法。
图1 八连通域算法说明图
① 初始化N(i)=0,i=0。② 从左到右,从上到下逐行扫描图像;如果没有遇到“1”,则继续扫
描。若遇到“1”,如(1,1),则依次判断该像素点的右上点(0,2),正上点(0,1),左上点(0,0)及左点(1,0)是否为“1”,如果这四个点都不为“1”,则把
N(i)和i的值都加1。③ 若右上点为“1”,则当前
点跟右上点的标记相同。如:当前点(2,2),其右上点(1,3)为“1”,所以,当前点为(2,2)标记与右上
点(1,3)相同的值,即i相同,但N(1)的值加1。④ 若右上点不为“1”,则判断正上点。如:当前点(2,3),则其右上点(1,4)不是“1”,则判断正上点
(1,3)为“1”,所以当前点(2,3)标记与正上点
(1,3)相同的值,即i相同,但是N(1)的值加1。⑤ 同理,若当前点的右上点、正上点都不为“1”,
则同样的方法依次判断左上点,若左上点也不为“1”,则再判断左点。⑥ 由于当前点(1,8)的右上点(0,9),正上点(0,8),左上点(0,7)及左点(1,7)
都不为“1”,则当前点的值在原来的标记上加1代
表第二个数组,以此来标记另一区域,即i加1。
在具体实现中,编写了标记函数Sign(),从左到右,从上到下,依次检测每个像素。如果发现某
像素点的像素值为0,则依次检测该点的右上点、正
上点、左上点及左点共4个点的像素值,根据前面介绍的准则进行连通性的判断,并标记区域,最后区
域标记的数组就是输出的区域总数。
2 面积测量
给区域标记后,同时已统计了每个区域所含的
像素个数∑N(i)。区域面积可通过统计相对应
边界内部的像素来计算,再根据标准尺下每单位长
度代表的像素个数转换为实际的面积或等效直径。
在编程实现中,编写了面积函数OnCountArea(),具体的实现步骤如下。
① 调用标记函数Sign();② 循环取得各点
的像素值,像素值就是标号;③ 根据不同的标号,加到对应的数组;④ 弹出对话框,输出各个连通
区域的面积(像素个数)。
图2为大气颗粒显微图像经过图像处理[4]后
的二值图像,图中颗粒形状各异,本文的算法不受颗粒形状的影响,可以有效地提取颗粒的像素,并从上到下,从左到右标记颗粒。本文利用VC++编
程实现了这一算法。图3显示了对图2进行像素计
算后显示的对话框。再通过标尺转换,就能把像素
个数转换为区域的实际面积。
3 结 论
八连通域算法是一种简单有效的区域和像素
提取算法,该算法按照一定的标号规则扫描图像,得到一定数量的连通区域,同时统计出每个连通区
域内像素的个数,然后根据标尺转换,把像素个数
转换为区域面积。实验结果表明,该算法能有效地
测量每个连通域内像素的个数,而且不受区域形状24939期李仪芳,等:基于连通域算法的区域测量 的影响,可以预见,该算法适用于颗粒显微图像(如
沙粒、大气颗粒等)颗粒物面积和粒径的测量。
参 考 文 献
1 LinShanghua,ChenMengchang,HoJanming,etal.ACIRD:Intel-ligentinternetdocumentorganizationandretrieval.IEEETransactiononKonwledgeandDataEngineering,2002;14(3):559—6142 SeacordRC,HissamSA,WallnauKC.Agora:asearchengineforsoftwarecomponent.TechnicalReport,UMU/SEL-98-011,19983 左文明.连通区域提取算法研究.计算机应用与软件,2006;23(1):97—984 王艳娟,陈晓红,邹 丽.图像感兴趣区域自动提取算法.科学技术与工程,2007;7(12):2867—2871
MeasurementforAreaBasedonConnectedRegionsArithmetic
LIYi-fang,LIUJing-lin(SchoolofElectronicandInformation,GuangdongPolytechnicNormalUniversity,Guangzhou510665,P.R.China)
[Abstract] Onthebaseofdigitalimageprocessing,thearithmeticof8-connectedregionsinordertomeasurethe
areaofregionsinthetwo-valueimageisbroughtforward.Firstofall,theimageisscannedbyeveryrowandeveryline.Theconnectedregionsareobtainedinseverallabelingstrategies.Moreover,thepixelofeveryconnectedre-
gionisobtained.Then,itcanbegainedtheareaoftheregionsbytherulerconversion.Theresultsshowedthatthe
arithmeticcanbeusedtomarktheconnectedregion.Thus,thearithmeticof8-connectedregionscanbeusedtomeasuretheareaanddiameterofparticulatematterinmicrograph.
[Keywords] areamarker pixelmeasurement thearithmeticof8-connectedregions
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OilMonitoringResearchontheWearProcessoftheEngine
WANGZheng-jun,ZHANGPei-lin,RENGuo-quan,GAOJing-wei,LIBing(OrdnanceEngineeringCollege,Self-PropelledGunStaff,Shijiazhuang050003,P.R.China)
[Abstract] Thewearprocessoftheenginebytheoilspectrometricanalysistechnologyismonitored.Byusing
theactualgainedoilmonitoringdata,theactualwearfigureoftheenginewasplottedandcomparedwiththetheo-
reticwearfigureoftheengine,andthewearcharacteristicsofthethreestagesofthewearprocessoftheenginewereresearched.Theexampleshowedthat,duringthewearstatemonitoringoftheengine,thespeedoftheoil
spectrometricanalysistechnologyisfastandtheaccuracyishigh,soithasawellengineeringapplicationprospect.
[Keywords] engine spectrometricanalysis tatemonitoring2494科 学 技 术 与 工 程8卷