连通区域检测

连通区域检测是图像处理、模式识别中常用的一个基本方法。在目标分割，边缘检测，区域检测中有着广泛的应用。这里，我介绍一种连通区域的检测方法，参考文献是《基于递归的二值图像连通区域像素标记算法》，徐正光、鲍东来、张利欣，计算机工程，2006年。（该文章可以在这里下载：http://cvchina.net/forum.php?mod=viewthread&tid=852#lastpost）

这里，我把论文中提到的连通区域检测算法的关键部分，摘抄整理出来。

首先，连通区域是对二值图像进行处理的，即，该图像，只有黑（0）和白（255）两种颜色，这里，假设目标为白色，背景为黑色。标记算法首先对二值图像进行一次完整的扫描，标记所有目标像素点的同时，得到并记录等价标记对。等价标记对（以下简称等价对）的产生是由于扫描次序的不同，导致开始时认为是两个不同的连通区域，后来随着扫描的深入，又发现这两个区域是连通的。所以，需要记录等价对，以表明它们隶属于同一个连通区域，以便第一次扫描结束后进行修正。标记算法首先对二值图像的每一个像素进行8连通区域的标记，即:对任意一个像素的上、下、左、右、左上、右上、右下、左下，共8个相邻像素进行比较。由于不是每个像素都有8个相邻像素，对于一些特殊位置的像素点需要特殊考虑，其中包括：

（1）二值图像左上角的像素，由于是第一个要扫描的像素，无需进行8连通区域的检测，也无需考虑记录等价对的问题。

（2）二值图像第一行的像素，只需要考虑左边相邻像素的连通性，无需考虑记录等价对。

（3）二值图像第一列的像素，只需要考虑上和右上2个相邻像素的连通性。

（4）二值图像最后一列的像素，只需要考虑左、左上、上3个相邻像素的连通性。

除了以上4种情况，其它像素，都需要考虑其8个相邻像素的连通性，如果出现不同连通标记的相邻像素，还需要考虑记录等价对的问题。

连通算法中的二值图像扫描步骤归纳如下：

（1）标记图像左上角，即，第一行第一列的像素。如果其像素值为255，则标记该点的值为1，否则，开始扫描第一行第二列的像素。

（2）标记第一行的其它像素，此时，不会产生等价对的情况，不必考虑记录等价对。对该行的每一个像素，如果其值为255，检测左边像素是否为255，若是，则该点标记为左边像素点的标记；否则，该点的标记为前一个标记值加一；若该点的像素值为0，继续扫描下一个像素。

（3）对除了第一行以外的像素行进行标记，此时会出现等价对的情况，需要进行记录。

   （3.1）首先对第一列进行处理，若该点像素值为0，则扫描该行下一个像素，否则，检测上、右上两个像素位置的像素值。若上被标记过，该点标记为上像素点的标记值。这时，再看右上是否被标记过，若也被标记过，比较上和右上的标记值是否相等，如果不相等，则记录上和右上为一个等价对，并将其记录在等价对记录表中。若上没有被标记，而右上被标记了，则该点标记为右上的标记值。如果上和右上都没有被标记，该点的标记值为上一个标记值加一。

   （3.2）对中间列进行处理，若该像素的像素值为255，则检测左、左上、上、右上位置的像素值。若上述四个位置的像素值都为0，则该点的标记值为上一个标记值加一。如果上述四个位置中只有一个的像素值为255，则该点就标记为那个像素点的标记值。如果其中有m（m大于1，小于等于4）个像素点的像素值为255，则按照左、左上、上、右上的优先顺序来确定该点的标记值，然后对这m个像素位置的标记值进行等价对的分析，并进行相应的记录。

   （3.3）对最后一列进行处理，步骤同上。

（3.4）依次扫描，直到所有像素值都被扫描。

（4）对等价记录表中的所有等价对进行处理，得到最终的连通区域标记。