專利名稱：一種二維二值圖像完全距離變換的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像處理領(lǐng)域，更具體的說，是涉及一種二維二值圖像完全距離變換的方法及裝置。
背景技術(shù)：
距離變換是對(duì)數(shù)字圖像的一項(xiàng)重要的預(yù)處理操作，經(jīng)距離變換后的數(shù)字圖像具有良好的旋轉(zhuǎn)、平移及比例不變性，因而它在圖像處理技術(shù)各個(gè)領(lǐng)域中都起著重要作用。對(duì)二值圖像進(jìn)行距離變換是指把二值圖像中的每一個(gè)像素的像素值變換成離其最近的背景像素與該像素的距離的過程。二值圖像中的像素可分為背景像素(像素值為0)和目標(biāo)像素(像素值為I)兩類，而背景像素的距離變換值為零。
可以利用近似距離變換方法以及完全距離變換方法對(duì)二值圖像進(jìn)行距離變換，近似距離變換方法的基本思想是利用圖像處理里常用到的一個(gè)近似模板運(yùn)算，計(jì)算從圖形外移動(dòng)到圖形內(nèi)某點(diǎn)的最短距離，模板內(nèi)標(biāo)識(shí)的距離值通常是歐式距離的取整近似值，同時(shí)模板也不可能始終沿著邊界輪廓的法向方向移動(dòng)，因此這類方法一定是有誤差，如城市街區(qū)距離、棋盤距離、倒角距離等。完全距離變換是求取每一個(gè)像素距離其最近的背景像素的精確歐式距離。傳統(tǒng)方法分別計(jì)算每個(gè)像素與所有背景像素的距離，導(dǎo)致計(jì)算時(shí)間較長。綜上，現(xiàn)有距離變換的方法具有如下缺點(diǎn)第一，近似方法存在誤差而不適用于對(duì)精度要求嚴(yán)格的圖像進(jìn)行處理，如醫(yī)學(xué)圖像；第二，傳統(tǒng)完全距離變換方法運(yùn)行時(shí)間較長。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種二維二值圖像完全距離變換的方法及裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)中計(jì)算距離變換的方法存在誤差而不適用于對(duì)精度要求嚴(yán)格的圖像進(jìn)行處理以及運(yùn)算時(shí)間長的問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案一種二維二值圖像完全距離變換的方法，所述二值圖像的尺寸為mXn，包括預(yù)處理步驟，所述預(yù)處理步驟為確定第一函數(shù)或確定第二函數(shù)，所述第一函數(shù)用于確定第i行中距離任一像素最近的背景像素的位置，所述第二函數(shù)用于確定第j列中距離所述任一像素最近的背景像素的位置，其中，I < i < m，I < j < n，i與j均為整數(shù)，所述方法還包括利用所述第一函數(shù)分別在所述二值圖像的每行中搜索距離所述任一像素最近的背景像素，或利用所述第二函數(shù)分別在所述二值圖像的每列中搜索距離所述任一像素最近背景像素；從各個(gè)所述距離所述任一像素最近的背景像素中確定出與所述任一像素距離最近的第一背景像素，計(jì)算所述任一像素與所述第一背景像素的第一完全距離，并將所述第一完全距離作為所述任一像素的完全距離變換值。
優(yōu)選地，所述任一像素位于所述二值圖像的第x行，第y列，用(x，y)表示所述任一像素在二值圖像中的位置，以(x，y)為分界點(diǎn)，將第X行分為左側(cè)和右側(cè)，將第y列分為上方和下方，所述確定第一函數(shù)具體包括確定用于計(jì)算所述二值圖像第X行左側(cè)距離所述任一像素(x，y)最近的背景像素所在列數(shù)的第一子函數(shù)，及用于計(jì)算所述二值圖像第X行右側(cè)距離所述任一像素(x，y)最近的背景像素所在列數(shù)的第二子函數(shù)，其中，I ^x^m,l^y^n；根據(jù)所述第一子函數(shù)及所述第二子函數(shù)，確定所述第一函數(shù)；所述確定第二函數(shù)具體包括確定用于計(jì)算所述二值圖像第y列上方距離所述任一像素最近的背景像素所在行數(shù)的第三子函數(shù)，及用于計(jì)算所述二值圖像第y列下方距離所述任一像素最近的背景像素所在行數(shù)的第四子函數(shù)； 根據(jù)所述第三子函數(shù)及所述第四子函數(shù)，確定所述第二函數(shù)。優(yōu)選地，所述第一子函數(shù)具體為L[x，y]:
f VI(x, v) = 0L[X, v] = i；
I 3；-I] l(x, y)=l若I (x, y) =1 且 y=l,那么 L(x, y) =-Maxlable ；所述第二子函數(shù)具體為R[x，y]:
f yI(x, y) = 0R[x, J]= ,
p[x，y + l] /(X，y) = l若I (x, y) =1 且 y=n,那么 R[x, y] =Maxlable ；則根據(jù)所述第一子函數(shù)及所述第二子函數(shù)確定的所述第一函數(shù)具體為SZ[x，y]
一。C7r I fZ[W] 7 —取 J]〈取SZ[x, V]=彳,
[R[x,y] y-L[x,y]>R[x,y]-y所述第三子函數(shù)具體為T [x，y]:
f XI(x, v) = 0T[x )] = <；
…I /Tv-I, >>] /(v, V) = l若I U，I) =1 且 x=l,那么 T[x, y]=-Maxlable ；所述第四子函數(shù)具體為D [x, y]
\ XI(x, y) = 0￡)[x, >’] = j；
I辦+1’ y] Hx, v) 二 I若I (x, y) =1 且 x=m,那么 D [x, y] =Maxlable ；則根據(jù)所述第三子函數(shù)及所述第四子函數(shù)確定的所述第二函數(shù)具體為ZS[x，y]
.oo11 J取)’]x-D[x,y]<T[x,y]-x _ZS[x, v] = I
[D[x,y] x-D[x,y}>T[x,}i]-x,其中，I (x，y)=l表示為目標(biāo)像素，I (x，y)=0表示為背景像素，所述Maxlable為預(yù)設(shè)最大標(biāo)記值。優(yōu)選地，從各個(gè)距離所述任一像素最近的背景像素中確定出與所述任一像素距離最近的第一背景像素，計(jì)算所述任一像素與所述第一背景像素的第一完全距離具體包括
根據(jù)公式min{((y-SZ[x, y])2+(i_x)2) i = l，2，一，m}確定出與所述任一像素距離最近的第一背景像素；利用公式
權(quán)利要求
1.一種二維二值圖像完全距離變換的方法，所述二值圖像的尺寸為mXn，其特征在于，包括預(yù)處理步驟，所述預(yù)處理步驟為確定第一函數(shù)或確定第二函數(shù)，所述第一函數(shù)用于確定第i行中距離任一像素最近的背景像素的位置，所述第二函數(shù)用于確定第j列中距離所述任一像素最近的背景像素的位置，其中，I < i < m，I < j < n，i與j均為整數(shù)，所述方法還包括 利用所述第一函數(shù)分別在所述二值圖像的每行中搜索距離所述任一像素最近的背景像素，或利用所述第二函數(shù)分別在所述二值圖像的每列中搜索距離所述任一像素最近背景像素； 從各個(gè)所述距離所述任一像素最近的背景像素中確定出與所述任一像素距離最近的第一背景像素，計(jì)算所述任一像素與所述第一背景像素的第一完全距離，并將所述第一完全距離作為所述任一像素的完全距離變換值。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述方法，其特征在于，所述任一像素位于所述二值圖像的第X行，第y列，用(x，y)表示所述任一像素在二值圖像中的位置，以(x，y)為分界點(diǎn)，將第x行分為左側(cè)和右側(cè)，將第I列分為上方和下方，所述確定第一函數(shù)具體包括 確定用于計(jì)算所述二值圖像第X行左側(cè)距離所述任一像素(x，y)最近的背景像素所在列數(shù)的第一子函數(shù)，及用于計(jì)算所述二值圖像第X行右側(cè)距離所述任一像素(x，y)最近的背景像素所在列數(shù)的第二子函數(shù)，其中，I ^x^m,l^y^n； 根據(jù)所述第一子函數(shù)及所述第二子函數(shù)，確定所述第一函數(shù)； 所述確定第二函數(shù)具體包括 確定用于計(jì)算所述二值圖像第y列上方距離所述任一像素最近的背景像素所在行數(shù)的第三子函數(shù)，及用于計(jì)算所述二值圖像第y列下方距離所述任一像素最近的背景像素所在行數(shù)的第四子函數(shù)； 根據(jù)所述第三子函數(shù)及所述第四子函數(shù)，確定所述第二函數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述方法，其特征在于，所述第一子函數(shù)具體為L[x，y]
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述方法，其特征在于，從各個(gè)距離所述任一像素最近的背景像素中確定出與所述任一像素距離最近的第一背景像素，計(jì)算所述任一像素與所述第一背景像素的第一完全距離具體包括 根據(jù)公式確定出與所述任一像素距離最近的第一背景像素；利用公式
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述方法，其特征在于，所述任一像素的位置為(x，y)，所述方法還包括 計(jì)算 LR[x, y]； 在LR[x，y]不大于I的情況下，所述第一完全距離為LR[x，y]； 所述利用所述第一函數(shù)分別在所述二值圖像的每行中搜索距離所述任一像素最近的背景像素是在LR[x，y]大于I的情況下執(zhí)行的； 或，所述方法還包括 計(jì)算 TD [X，y]； 在TD[x，y]不大于I的情況下，所述第一完全距離為TD[x，y]； 所述利用所述第二函數(shù)分別在所述二值圖像的每列中搜索距離所述任一像素最近背景像素時(shí)在TD[x，y]大于I的情況下執(zhí)行的。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述方法，其特征在于，所述
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述方法，其特征在于，在m>n的情況下，確定所述第二函數(shù)，并利用所述第二函數(shù)分別在所述二值圖像的每列中搜索距離所述任一像素最近背景像素；在m〈n的情況下，確定所述第一函數(shù)，并利用所述第一函數(shù)分別在所述二值圖像的每行中搜索距離所述任一像素最近的背景像素。
8.—種二維二值圖像完全距離變換的裝置，所述二值圖像的尺寸為mXn，其特征在于，包括 確定模塊，用于確定第一函數(shù)或第二函數(shù)，所述第一函數(shù)用于確定第i行中距離任一像素最近的背景像素的位置，所述第二函數(shù)用于確定第j列中距離所述任一像素最近的所述背景像素的位置，其中，I < i < m，I < j < n，i與j均為整數(shù)，所述裝置還包括 搜索模塊，用于利用所述第一函數(shù)分別在所述二值圖像的每行中搜索距離所述任一像素最近的背景像素，或利用所述第二函數(shù)分別在所述二值圖像的每列中搜索距離所述任一像素最近背景像素； 計(jì)算模塊，用于從各個(gè)所述距離所述任一像素最近的背景像素中確定出與所述任一像素距離最近的第一背景像素，計(jì)算 所述任一像素與所述第一背景像素的第一完全距離，并將所述第一完全距離作為所述任一像素的完全距離變換值。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種二維二值圖像完全距離變換的方法及裝置，該方法包括確定第一函數(shù)或確定第二函數(shù)，利用所述第一函數(shù)分別在所述二值圖像的每行中搜索距離所述任一像素最近的背景像素，或利用所述第二函數(shù)分別在所述二值圖像的每列中搜索距離所述任一像素最近背景像素；從各個(gè)所述距離所述任一像素最近的背景像素中確定出與所述任一像素距離最近的第一背景像素，計(jì)算所述任一像素與所述第一背景像素的第一完全距離，并將所述第一完全距離作為所述任一像素的完全距離變換值。采用本發(fā)明實(shí)施例提供的方法可以快速精確的對(duì)圖像進(jìn)行完全距離變換。
文檔編號(hào)G06T3/00GK102800046SQ20121020569
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月20日
發(fā)明者李均利, 魏平, 孫宇紅 申請(qǐng)人:四川師范大學(xué), 成都睿明醫(yī)療信息技術(shù)有限公司