基于SoPC的邊緣圖像連通區(qū)域標記的算法

　　本文所標記的圖像是經(jīng)過邊緣檢測得的二值邊緣圖像。相對于原始圖像(或其二值圖像)，邊緣圖像保留了輪廓信息，目標點數(shù)大大減小，適合使用區(qū)域生長標記算法。但是，現(xiàn)有的區(qū)域生長標記算法一方面需要對每一個目標點進行N×N窗口搜索，搜索效率低并會出現(xiàn)同一像素重復(fù)掃描現(xiàn)象;另一方面，如果搜索窗口較小(如最常用的3×3，也稱8鄰域)，雖然干擾少，但是同一個連通區(qū)很容易被標記成若干個不同的連通區(qū);而如果增大搜索窗口(如7×7)，雖然得到的標記圖像連通性好，但是會引入較多干擾點。

　　1 基于生長算法的區(qū)域標記

　　像素P的上、下、左、右、左上、左下、右上、右下的像素集合為像素P的8鄰域，鄰域內(nèi)所有目標點同屬于一個連通區(qū)。通常采用8鄰域生長法則進行連通區(qū)域標記。

　　1.1 8鄰域區(qū)域生長算法

　　設(shè)邊緣圖像的背景像素為255，目標像素為0，對其進行8鄰域區(qū)域生長標記的步驟如下：

　　(1)按從上到下、從左到右的順序掃描圖像，遇到目標像素P時，標記為新的標記值L;

　　(2)以P為種子點，將其8鄰域內(nèi)的目標像素標記為L;

　　(3)將所有與L像素8鄰域內(nèi)相鄰的目標像素標記為L，直到該連通區(qū)域標記完畢;

　　(4)繼續(xù)按順序掃描圖像，重復(fù)前三步，直到圖像中所有目標像素都標記完畢。

　　每個連通區(qū)域的起始點是按順序掃描整個圖像得到的，而各個連通區(qū)域的標記過程是遞歸調(diào)用生長函數(shù)的過程。生長函數(shù)依次掃描目標點的8鄰域，若遇到新的目標點，則將當前目標點的處理過程壓棧，轉(zhuǎn)而掃描新目標點的8鄰域，如此不斷地將目標點壓棧。當某一目標點的8鄰域內(nèi)沒有新的目標點，則將其彈棧，當所有目標點都彈棧完畢，則該連通區(qū)域標記完畢。

　　1.2 鄰域重復(fù)掃描問題

　　在圖1中，P0的8鄰域和P1、P2、P3、P4的8鄰域有4個像素的重疊，與P5、P6、P7、P8的8鄰域有2個像素的重疊。按上述的8鄰域區(qū)域生長算法，當P0與P4均為目標點時(設(shè)遞歸過程由P0 向P4傳遞)，P0、P1、P8、P3、P7這5個像素點被掃描了2次;當P0與P5均為目標點時(設(shè)遞歸過程由P0 向P5傳遞)，P0、P1、P2這3個像素點被掃描了2次。

　　1.3 8方向鄰域生長算法

　　8方向鄰域生長算法的思路是：目標點A和目標點B相鄰，從A到B有8個方向，當按某個方向從A傳遞到B的8鄰域搜索時，只搜索B的8鄰域中未被A的8鄰域覆蓋的部分。例如，圖1中從P0傳遞到P4的8鄰域搜索時，只搜索P18、P04、P37;從P0傳遞到P5的8鄰域搜索時，只搜索P05、P25、P01、P15、P02。即：

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　　8方向鄰域生長算法由9個生長函數(shù)組成。對于連通區(qū)域的起點，必須搜索8個方向，此時調(diào)用主生長函數(shù)。在目標點傳遞的過程中，按其傳遞方向，按式(1)調(diào)用相應(yīng)的生長函數(shù)搜索鄰域點。區(qū)域標記從起點調(diào)用主生長函數(shù)開始，過程是8個生長函數(shù)互相調(diào)用，最后這些函數(shù)都返回時，區(qū)域標記完畢。

　　該方法充分利用了從目標點A到目標點B的方向信息，從而在搜索B的鄰域時，搜索個數(shù)降低為原來的3/8或5/8，平均效率提高了50%。