一种图像中关联像素点的检测提取方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种图像中关联像素点的检测及提取方法，用于对图像多个像素行间的连续的前景点组成的局部连通域进行抽取和表达。本发明专利技术还公开了一种基于上述检测提取方法对图像进行标记的方法，本方法分为三个阶段：条带的抽取和表达阶段，条带间的归并阶段，最终的标记值赋值阶段，其中，把图像的两相邻像素行间的连续的前景点组成的局部连通域定义为“条带”，把一行内连续的前景点组成的局部连通域定义为“线段”。本发明专利技术提高了关联像素点的检测效率，克服现有标记方法较高附加内存开销的不利情况，进一步提高标记方法的速度，从而完成高速苛刻的图像数据标记工作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于图像处理与模式识别领域，具体涉及到一种图像中关联像素点的检测 提取方法以及基于该方法的一种无附加内存开销的快速的标记方法。
技术介绍
众所周知，图像标记技术是整个图像处理与模式识别领域中最基础的技术之一。 该技术几乎存在于所有图像处理，特别是模式识别，的应用中，如雷达、遥感图像的感兴趣 区域的提取；导弹、无人机、自驾驶汽车等自动目标识别设备中对目标信息的高层提取；医 学影像中的特定组织区域提取；监控设备中的目标识别与追踪；图书电子化的文字识别工 作；指纹识别等等。标记问题是很难被并行化的问题之一，也是图像处理中比较耗时的环节 之一。如何能够更快的完成标记工作，如何更少的占用内存成为标记方法研究和发展的主 要议题。在过去的30年里，全世界的研究和工程人员提出了很多优秀的标记方法。这些标 记方法的性能很大程度上取决于方法的第一阶段的策略，即对图像中关联像素点的检测方 法。Fiorio 等 人 在"Two Linear Time Union-Find Strategies for Image Processing" (Theor. Comput. Sci. 154，165-181 (1996))中提出了两种基于 Union-Find 的快速标记方法，并证明了它的复杂度为线性。该方法提出了用于等价连通域归并的 Union-Find方法，优化了等价类的归并工作。Wu 等人在"Optimizing connected component labeling algorithms，，(SPIE Conference on Medical Imaging, vol.5747，pp. 1965-1976(2005))中提出 了进一步改进 连通域检测的决策树方法以及平整化的Union-Find策略，进一步的提高了速度。该方法中 延伸了归并方法，同时提出了一种判断图像中相邻像素点是否具有连通关系的关联点检测 方法。但这种方法效率上并非最好。He 等人在"A Run-Based Two-Scan Labeling Algorithm，，(IEEE Transactions on Image Processing 17 (5)，749-756 (2008))中提出了一种基于 run 的快速标记方法，成 为了当时世界上最快的标记方法。该方法是基于类似rim的关联像素点抽取方法，极大地 提高了关联像素点检测的效率。Grana等人在"Optimized block-based connected components labelling with decision trees"(IEEE Trans. Image Process.，2010，19，(6)，pp. 1596-1609)中采用基于 block的检测策略，以及优化了的决策树方法，打败了 He，声称自己是全世界最快的标记方 法。该方法是基于block的关联点检测方法，能很好的提高其方法的性能。尽管以上所提及的优秀方法都一次又一次的将标记方法的性能推向极限，但是还 有两个主要的不足之处(1)关联像素点的检测提取方法还有进一步可以挖掘的地方；(2)仍然还有进一步提升标记性能的空间；(3)方法自身在标记时都需要大量的附加内存空间用以存放中间结果数据。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种图像中关联像素点的检测提取方法以及基于该方法 的一种无附加内存开销的图像标记方法，本专利技术提高了关联像素点的检测效率，克服现有 标记方法较高附加内存开销的不利情况，进一步提高标记方法的速度，从而完成高速苛刻 的图像数据标记工作。采用的具体技术方案为 一种图像中关联像素点的检测及提取方法，用于对图像多个像素行间的连续的前 景点组成的局部连通域进行抽取和表达，其中所述的图像为分为前景像素点和背景像素点 的二值或多值图像，所述前景像素点像素值(即前景值)为一个或多个，背景像素点统一为 一个像素值(即背景值)，该方法具体步骤如下步骤一从图像相邻两像素行中各取出一个位于同一列的像素点；步骤二 如果这两个像素点的像素值都等于背景值，则不进行任何操作，返回步骤 一；如果这两个像素点的像素值不全为背景值，则将当前不为背景值的像素点的全局一维 坐标赋给该像素点；如果两个像素点都不为背景值，则仅将其中一个像素点(可以是奇数 行或偶数行中的一个)的全局坐标赋给该像素点；步骤三继续取出下一组像素点，如果所取到的两个像素点都等于背景值，返回步 骤一；如果这两个像素点的像素值至少有一个不为背景值，则将上次所赋的值，赋给本组中 不为背景值的像素点，再返回步骤三，直至所取到的两个像素点都等于背景值为止，返回步骤一；重复上述步骤，直至整幅图像遍历结束，即完成图像中关联像素点的检测和提取。本专利技术还提出了一种基于上述关联点检测及提取方法对图像进行标记的方法。所 标记的图像为二值图像。在本方法中，把图像的两相邻像素行间的连续的前景点组成的局 部连通域定义为“条带”，把一行内连续的前景点组成的局部连通域定义为“线段”。本方法 分为三个阶段条带的抽取和表达阶段，条带间的归并阶段，最终的标记值赋值阶段。第一 阶段以相邻两像素行为单位组成工作区域进行处理，工作区域为一个奇数行和其下面的偶 数行。第二阶段也以相邻两像素行为工作单位，且工作区域为一个偶数行和其下面的奇数 行。第三阶段的工作区域与第一阶段一样。如果图像的行数为奇数，则在图像尾部附加一 个全为背景值的行，以使图像符合本方法的要求。具体步骤如下(1)条带的抽取和表达阶段利用前述的关联点检测及抽取方法对图像进行处理，处理后的图像中的所有前景 像素点已被表达为多条“线段”或“条带”的形式。(2)条带间的归并阶段将已表达为条带的图像自下向上进行处理，通过检测该阶段当前的工作区域内条 带间的连通情况，借助根查找操作进行等价的连通域根值的查找，再将所有等价连通的条 带连通域的根值赋为其中一个连通域的根值，即实现归并。其中，所述的根查找操作具体过程为以根查找操作的参数为地址取出该地址所 指向的像素中所保存的值。如果该值等于地址，则返回该值，结束操作；如果该值不等于地址，则继续以该值为地址进行迭代查找，直到找到的值等于自身的地址，结束操作。(3)最终标记赋值阶段将已经进行完等价连通域归并的图像从上至下进行处理，通过根查找及标记分配 操作，将所分配的最终标记值赋给所有与之相关的前景像素点。为区别于其他数值，最终的 标记值为负数。其绝对值大小取决于以两行扫描顺序遇到前景点的先后顺序。其中，所述的根查找及标记分配操作具体过程为(a)如果该操作的入口参数为负数，则直接返回该入口参数，结束操作；(b)如果为正数，则以该入口参数为地址取出该地址所指向的像素中保存的值，如 果该值等于该地址，则进行步骤(d)；如果该值不等于地址且该值大于0，则进行步骤(c)； 如果该值小于0，则直接返回该值，结束操作；(c)以该值为地址循环执行步骤(b)进行迭代查找，直到找到的值等于自身的地 址或小于0，如果等于自身地址，则进行步骤(d)；如果小于0，则直接返回该值，结束操作；(d)如果最终的地址所指向的像素值大于0，则将标记值分配计数器减一后的值 赋给该像素，并返回所赋的新值，其中所述标记值分配计数器为一全本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像中关联像素点的检测提取方法，用于对图像多个像素行间连续的前景像素点组成的局部连通域进行抽取和表达，其中所述的图像为分为前景像素点和背景像素点的二值或多值图像，所述前景像素点的像素值即前景值为一个或多个，所述背景像素点统一为一个像素值即背景值，该方法具体步骤如下：步骤一：从图像相邻两像素行中各取出一个位于同一列的像素点；步骤二：如果这两个像素点的像素值都等于背景值，则不进行任何操作，返回步骤一；如果这两个像素点的像素值不全为背景值，则将当前不为背景值的像素点的全局一维坐标赋给该像素点；如果两个像素点都不为背景值，则仅将其中任一个像素点的全局坐标赋给该像素点；步骤三：继续取出下一组像素点，如果所取到的两个像素点都等于背景值，返回步骤一；如果这两个像素点的像素值至少有一个不为背景值，则将上次所赋的值，赋给本组中不为背景值的像素点，再返回步骤三，直至所取到的两个像素点都等于背景值为止，返回步骤一；遍历整幅图像，完成图像中关联像素点的检测和提取。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵华龙，范晔斌，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]