10.4 輪廓跟蹤

1、10.4輪廓跟蹤 輪廓跟蹤是根據(jù)圖像邊界點的連通性，通過 逐點跟蹤獲得區(qū)域輪廓的方法。利用輪廓跟蹤技 術(shù)，可以將圖像上的不同區(qū)域進行區(qū)分，為圖像 的進一步分析提供基礎(chǔ)。 下面將從輪廓跟蹤和提取、區(qū)域表示方法、計 算區(qū)域的面積和周長、單區(qū)域跟蹤、多區(qū)域跟蹤。 一、輪廓跟蹤與提取一、輪廓跟蹤與提取 1、 輪廓跟蹤輪廓跟蹤 在識別圖像中的目標時，往往需要對目標邊緣作跟蹤處理， 也叫輪廓跟蹤輪廓跟蹤。顧名思義，輪廓跟蹤就是通過順序找出邊緣點來 跟蹤邊界的。若圖像是二值圖像或圖像中不同區(qū)域具有不同的像 素值，但每個區(qū)域內(nèi)的像素值是相同的，則如下算法可完成基于 4連通或8連通區(qū)域的輪廓跟蹤。 輪廓跟蹤的基

2、本方法是：先根據(jù)“探測準則”找出目標物 體輪廓上的第一個像素，再根據(jù)這些像素的某些特征用一定的 “跟蹤準則”找出目標物體上的其他像素。 遍歷跟蹤法遍歷跟蹤法 從某點開始，按照右、右上、上、左上、 左、左下、下、右下的順序找相鄰點中的邊界 點。 若此點就是起始點，則表示輪廓已經(jīng)完全 搜索出來，否則從該點繼續(xù)。 這種算法要對每個邊界像素周圍的八個點 進行判斷，計算量比較大。 夾角跟蹤法 一種快速的輪廓跟蹤算法：利用邊界上相鄰像素間的夾 角來搜索。 首先找到最左下角的邊界點：按照從左到右，從上到下的 順序搜索到的第一個黑點。 不妨假設(shè)已經(jīng)沿著順時針方向環(huán)繞整個圖像一圈找到了所 有的邊界點，邊界是連續(xù)

3、的，所以每個邊界點都可以用這 個邊界點對前一邊界點所張的角度來表示。 輪廓提取圖示 二、二、 輪廓提取輪廓提取 二值圖像輪廓提取的算法非常簡單， 就是掏空內(nèi)部點： 如 果原圖像中有一點為黑，且它的8個鄰點都是黑色時，說明該點 是內(nèi)部點， 將該點刪除（置為白色像素值255）。對圖像中所有 像素點執(zhí)行該操作便可完成圖像輪廓的提取。 10.4.1區(qū)域表示法 書上403頁 1、連碼 （1）鏈碼（p403） 鏈碼對線寬為一個像素的細線的軌跡進行描 述的編碼；鏈碼方法是對其坐標序列進行方向編碼 的方法。采用鏈碼方法可以對細線的走向進行清晰 的描述和分析。 鏈碼是圖像處理的基本概念，它的定義類似前 面提到的

4、方向編碼。鏈碼將中心像素領(lǐng)域內(nèi)的8個 點按逆時針方向編碼，其對應(yīng)編號與方向編碼完全 一樣。書上p404頁，給出了四方向鏈碼和八方向鏈碼 的編碼方式。 下圖是四方向鏈碼和八方向鏈碼的 編碼方式。 1 2 3 0 2 4 6 0 31 75 (a)(b) （2） 鏈碼的尋址 （p403） 根據(jù)八方向鏈碼，即可求出一條細線的鏈碼。 在計算細線的鏈碼時，從選定的某個端點出發(fā)， 按著逆時針方向搜索下一個細線上的點，并根據(jù) 與前一個點的方向位置，對這一點進行編碼，直 到終點。 例子 如右圖，進行該細線的鏈 碼計算（為方便觀察，圖 中未標注數(shù)值的像素點上 的值為0）。如果以紅色 標注的像素為起點，以藍 色標

5、注的像素為終點，則 可得到該線的鏈碼為： 1、0、7、6、5、5、6、 0、0、0、0 （3）鏈碼方向的旋轉(zhuǎn)（p404） （4）鏈碼表的存儲結(jié)構(gòu)（p404） 3、線段表（p405） 4、線段表的應(yīng)用 5、鏈碼表到線段表的轉(zhuǎn)換（p407） 6、區(qū)域的形狀參數(shù)（p411） 10.4.2 計算區(qū)域的面積和周長 （p411） 1、面積 在二值圖中，面積是對二值化處理之后的連通 域的大小進行度量的幾何特征量 面積定義為連通域中像素的總數(shù)。因為我們已 經(jīng)假設(shè)二值圖像的目標物的像素值為1，因此，面 積的計算公式如下： ( , ) , S x yS Af x y 其中，s表示某個需要進行度量的連通域； 為像

6、素數(shù)。例如，下圖所示的連通域的面積為 3555321 S A ,f x y 2、周長 周長是指包圍某個連通的邊界輪廓線的長度。 在3*3領(lǐng)域內(nèi)，中心像素與鏈碼為0、2、4、6的 相鄰距離為1，而與斜對角方向鏈碼為1、3、5、 7的像素距離為根號2.因此只要對鏈碼表中的奇 數(shù)鏈碼和偶數(shù)鏈碼的數(shù)量進行分別統(tǒng)計，然后 用奇數(shù)鏈碼的數(shù)量乘以根號2加上偶數(shù)鏈碼的數(shù) 量即可得到輪廓的周長。即： （1） 其中， 為邊界上鏈碼為偶數(shù)的數(shù)量， 為邊 界上鏈碼為奇數(shù)的數(shù)量。 0 2 se LNN e N 0 N 如上圖中，以紅色的那個像素為起始點，則得到 該線的鏈碼為1、0、0、7、6、6、5、4、4、3、 2、2 統(tǒng)計得到鏈碼為偶數(shù)的數(shù)量為8，而鏈碼為奇數(shù) 的數(shù)量為4 所以由公式（1）得 1 1 1 1 1 1 1 121 1 1 1 84 21