【正文】 第 6章 二值圖像處理 第 6章 二值圖像處理 通過分割技術我們可以把感興趣的目標區(qū)域從圖像中分割出來。分割出來的目標區(qū)域往往不能令人滿意，還需要對分割出來的目標區(qū)域進行二值化處理生成二值圖像，在二值圖像的基礎上繼續(xù)處理。 二值圖像具有存儲空間小，處理速度快等特點；可以方便地對圖像進行布爾邏輯運算；可以比較容易地獲取目標區(qū)域的幾何特征或者其它特性，比如描述目標區(qū)域的邊界，獲取目標區(qū)域的位置和大小等等；在二值圖像的基礎上，還可以進一步地對圖像進行處理，獲取目標的更多特征，從而為進一步的進行圖像分析和識別奠定基礎。 第 6章 二值圖像處理 本章內容 距離與連通 二值圖像的幾何特征描述 二值圖像的常規(guī)處理 二值圖像的形態(tài)學處理 第 6章 二值圖像處理 距離與連通 二值圖像只含有兩個灰度級 ， 一般用 0來表示背景區(qū)域 ， 1表示目標區(qū)域 。 對圖像分割的結果如果目標區(qū)域像素標記為 1而背景區(qū)域清零則會得到分割結果的二值圖像 ，或者對邊緣提取得結果邊緣點取值為 1而非邊緣點取值為0則會得到圖像的邊緣二值圖 ， 這個獲取二值圖像的過程叫做二值化過程 。 第 6章 二值圖像處理 距離的定義 在二值圖像處理中 ， 往往需要計算兩個像素點間的距離 ，比如在連通分量本身的尺寸大小相對于其它各個區(qū)域間的距離很小時 ， 計算兩個區(qū)域間的距離可以近似為計算兩個區(qū)域間質心的位置距離 。 滿足下面三條性質的函數形式均可以作為距離的定義 ，假定圖像中三點 A, B, C： ① 非負性： ， 當和點重合的時候 ， 等號成立； ② 對稱性： ； ③ 三角不等式： 0),( ?BAd),(),(),( CBdBAdCAd ??),(),( ABdBAd ?第 6章 二值圖像處理 假設計算點 P(a,b)與 Q(c,d)間距離可以采取下面的幾種定義形式： ① 歐幾里德距離 ， 用來 De表示 ， 如下式所示： (61) ② 街區(qū)距離 ， 用 Ds來表示： (62) ③ 棋盤距離 ， 用 Dg表示如下： (63) 三者之間的關系為： ， 如圖 61(a)、 (b)和 (c)所示 。 esg DDD ??|)||m a x ( | dbcaD g ??? ，|||| dbcaD s ????22 )()( dbcaD e ????第 6章 二值圖像處理 考慮距離點 P(a,b)小于 t的所有像素點 ， 將發(fā)現使用街區(qū)距離這些點組成一個菱形區(qū)域 ， 使用棋盤距離這些點組成一個正方形區(qū)域 。 點 P(a,b)到連通區(qū)域 R的距離定義為該點到中所有點之間距離的最小距離； R的直徑定義為 R中兩點間的最大的距離 。 (a) 歐氏距離 (b) 街區(qū)距離 (c) 棋盤距離 (d)≤2構成菱形 (e)≤2構成正方形 圖 61 三種距離示意圖 第 6章 二值圖像處理 (a) 8近鄰 (b) i近鄰 (c) d近鄰 圖 62 像素的近鄰關系與編碼方式 鄰接與連通關系 d近鄰：如果兩個相鄰像素單元有一條公共邊 ， 則這兩個像素為直接近鄰 ， 簡稱 d近鄰 ， 其它像素點為非直接近鄰； i近鄰：如果二者只有一個公共點鄰接，這種近鄰簡稱 i近鄰。 一般所指的近鄰就是這兩種近鄰的總稱 ， 叫做 n近鄰 。 如果我們按照圖 62(a)中的方式對近鄰進行編碼 ， 其中編號為奇數的為 d近鄰 ， 編號為偶數的為 i近鄰 ， 通常我們使用的為 4近鄰和 8近鄰。 第 6章 二值圖像處理 i通路 (簡稱通路 )是一個像素序列 ，并且當 時像素 Lk1和 Lk互為一個 i近鄰； d通路 則是要求 Lk1和 Lk必須為 d近鄰 。 如果對于一個像素集合 R中任意兩個象素點 p1和 p2， 都存在一條首尾為 p1和 p2的 i通路 ， 并且這條通路上的其余像素都屬于集合 R， 那么我們稱這個像素集合 R是 i連通 的 。 一個連通的像素集 R的邊界 （ i邊界 ） 定義為至少有一個 i近鄰不存在 R內的所有 R中的像素點的集合； R的 d邊界 是至少有一個近鄰不在 R內的所有 R中的象素點的集合 。 },2,1|{ NkLL k ???Nk ??1第 6章 二值圖像處理 區(qū)域就是一個像素點集合 ， 這個集合中的任意兩點都可以用包含在集合內的一條曲線連接起來；區(qū)域的邊界點 ， 就是指那些無論它的鄰域有多小 ， 它都包含有集合的內點和外點的點集 。 區(qū)域的連通性具有互逆性和傳遞性 ， 記區(qū)域 R、 S和 T: (1) 自連通性： R與 R連通； (2) 對稱性：若 R與 S連通 ， 那么 S與 R也連通； (3) 傳遞性：若 R與 S連通 ， S與 T連通 ， 則 R與 T也連通 。 第 6章 二值圖像處理 區(qū)域的連通分量標記 圖像經過分割后得到多個目標區(qū)域 ， 有必要對每個目標區(qū)域進行標記和識別 。 一般在標記時把屬于同一區(qū)域的不同連通分量標記為不同的標號 。 標記的方法通常采用順序標記的方法 。 順序標記法通過對圖像做兩次掃描來實現標記 ， 掃描的方向是由左到右 ，由上到下 。 假定 1表示目標區(qū)域像素點 ， 0表示背景區(qū)域像素點 。 下面分別介紹 4連通分量和 8連通分量的順序標注 。 第 6章 二值圖像處理 4連通分量的順序標注： 假設掃描到像素點 Ai,j， 其灰度值為 1， 那么檢查 Ai1,j和 Ai,j1， 因為是順序掃描 ， 所以 Ai1,j和 Ai,j1一定是進行過標記處理 。所以針對這兩個鄰接點的不同情況可以對 Ai,j進行標記： (1) Ai1,j和 Ai,j1均未被標記 ， 則分配 Ai,j一個新的標記符； (2) 有一個被標記 ， 標記符為 a， 則把 Ai,j也標記為 a； (3) 均被標記 (分別為 a和 b)， 那么把 Ai,j標記為 a， 也就是和其左邊的鄰接點相同的標記；記下標識符 a和 b等價 。 (a) 原二值圖像 (b) 第一遍掃描標記 (c) 第二遍掃描標記 圖 64 4連通分量的順序標記 第 6章 二值圖像處理 8連通分量的順序標注： 與 4連通分量的標記方法類似 ， 不同的是當掃描到像素點Ai,j時 ， 需要檢查 Ai,j的左邊 i鄰接點 Ai1,j， 左上 i鄰接點 Ai1,j