Zhang二值圖像細化算法

来源：互联网发布：加盟淘宝店编辑：程序博客网时间：2024/04/30 17:11

[函數名稱]

二值圖像細化算法 WriteableBitmap ThinningProcess(WriteableBitmap src)

[算法說明]

圖像細化（Image Thinning），一般指二值圖像的骨架化（Image Skeletonization）的一種操作運算。所謂的細化就是經過一層層的剝離，從原來的圖中去掉一些點，但仍要保持原來的形狀，直到得到圖像的骨架。骨架，可以理解為圖象的中軸。

細化算法有很多，我們這裡介紹一種二值圖像的快速細化算法—Zhang 細化算法，該算法是Zhang於1984年提出。

算法過程如下：

1，設二值圖像中0為背景，1為目標。目標像素的8鄰域如下圖所示：

2，對於當前點P1，我們判斷以下7個條件：

(1)p1=1;

(2)2<=N(p1)<=6;

(3)T(p1)=1;

(4)p2*p4*p6=0;

(5)p4*p6*p8=0;

(6)p2(p4*p8=0;

(7)p2*p6*p8=0;

其中，N(p1)表示p1像素的8鄰域像素中目標像素的個數；T(p1)表示像素p1-p9中，像素值從0變換到1的次數。

對於p1，如果滿足(1)&(2)&(3)&[(4)&(5)||(6)&(7)]時，將p1像素標記為背景像素0。

將以上判斷作為1次迭代過程進行迭代，如果當前圖像中不存在可以標記為背景的像素p1時，迭代結束，細化完成。

Zhang快速細化算法有一個缺點：細化後的圖像不一定是單像素的骨架。

本文代碼中以1為背景，0為目標。

[函數代碼]        /// <summary>        /// Zhang's fast thinning process for binary image.        /// </summary>        /// <param name="src">The source image.</param>        /// <returns></returns>        public static WriteableBitmap ThinningProcess(WriteableBitmap src)////二值圖像細化(Zhang快速細化算法)        {            if (src != null)            {                int w = src.PixelWidth;                int h = src.PixelHeight;                WriteableBitmap srcImage = new WriteableBitmap(w, h);                byte[] temp = src.PixelBuffer.ToArray();                byte[] tempMask = (byte[])temp.Clone();                int[,] srcBytes = new int[w, h];                for (int j = 0; j < h; j++)                {                    for (int i = 0; i < w ; i++)                    {                        srcBytes[i, j] = (tempMask[i * 4 + j * w * 4] * 0.114 + tempMask[i * 4 + 1 + j * w * 4] * 0.587 + tempMask[i * 4 + 2 + j * w * 4] * 0.299 < 128 ? 0 : 1);                    }                }                Thinning(ref srcBytes, w, h);                for (int j = 0; j < h; j++)                {                    for (int i = 0; i < w; i++)                    {                        temp[i * 4 + j * w * 4] = temp[i * 4 + 1 + j * w * 4] = temp[i * 4 + 2 + j * w * 4] = (byte)(srcBytes[i, j] * 255);                    }                }                Stream sTemp = srcImage.PixelBuffer.AsStream();                sTemp.Seek(0, SeekOrigin.Begin);                sTemp.Write(temp, 0, w * 4 * h);                return srcImage;            }            else            {                return null;            }        }        private static void Thinning(ref int[,] srcBytes,int w,int h)        {            int[] srcTemp;            int countNumber;            do            {                countNumber = 0;                for (int y = 1; y < h - 1; y++)                {                    for (int x = 1; x < w - 1; x++)                    {                        srcTemp = new int[9] { srcBytes[x, y], srcBytes[x - 1, y - 1], srcBytes[x, y - 1], srcBytes[x + 1, y - 1], srcBytes[x + 1, y], srcBytes[x + 1, y + 1], srcBytes[x, y + 1], srcBytes[x - 1, y + 1], srcBytes[x - 1, y] };                        if (srcBytes[x, y] != 1)                        {                            if (CountN(srcTemp) >= 2 && CountN(srcTemp) <= 6)                            {                                if (CountT(srcTemp) == 1)                                {                                    if (srcBytes[x, y - 1] * srcBytes[x + 1, y] * srcBytes[x, y + 1] == 0)                                    {                                        if (srcBytes[x - 1, y] * srcBytes[x + 1, y] * srcBytes[x, y + 1] == 0)                                        {                                            srcBytes[x, y] = (byte)1;                                            countNumber++;                                        }                                    }                                    else                                    {                                        if (srcBytes[x, y - 1] * srcBytes[x + 1, y] * srcBytes[x - 1, y] == 0)                                        {                                            if (srcBytes[x, y - 1] * srcBytes[x, y + 1] * srcBytes[x - 1, y] == 0)                                            {                                                srcBytes[x, y] = (byte)1;                                                countNumber++;                                            }                                        }                                    }                                }                            }                        }                    }                }            } while (countNumber != 0);        }        private static int CountN(params int[] src)        {            int count = 0;            for (int i = 0; i < src.Length; i++)            {                if (src[i] == 0)                {                    count++;                }            }            return count;        }        private static int CountT(params int[] src)        {            int count = 0;            for (int i = 1; i < src.Length; i++)            {                if (src[i] == 1 && src[i - 1] == 0)                {                    count++;                }            }            if (src[src.Length - 1] == 0 && src[0] == 1)            {                count++;            }            return count;        }

[圖像效果]

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