一种由任意连通边界围成的单区域图像面积计算方法技术

本发明专利技术公开了一种由任意连通边界围成的单区域的图像面积计算方法，属于数字图像处理领域。本方法把由任意连通边界围成的单区域自动分解成ｏ型区域或（和）一个ｏ型区域内连的一个或多个ｏ型区域的区域分别计算面积再累计相加，而一个ｏ型区域内连的一个或多个ｏ型区域的区域面积是外面大ｏ型区域边界围成的面积减去里面几个小ｏ型区域边界围成的面积。其技术方案为：创建由按下鼠标拖动时产生的边界图像，对图像从下到上、从右到左或从上到下、从左到右搜索开始点，并根据开始点寻找次开始点，接着采用内外边界跟踪并同时计算目标面积。本发明专利技术适用于数字图像处理中有人工监督的区域目标面积计算。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数字图像处理领域，尤其涉及一种由任意连通边界围成的单区域图像 面积计算方法。
技术介绍
面积是物体的总尺寸的一个方便的度量，其只与该物体的边界有关，而与其内部 灰度级的变化无关。在数字图像处理中，计算面积的方法有很多种，其中最简单的方法是像 素计数面积计算算法，但其要求知道目标的整个区域，而不是目标的边界，虽然对于一些简 单的目标可以通过区域填充由目标边界获得目标区域，但由于本文中的目标中可能包含很 多空孔，如果采用区域填充将会填充里面的空孔。1961年Freeman提出了图形的链编码表示方法，此后链编码表示在图像处理和 图形分析中获得广泛的运用。为了获得链码表示，需要对图形进行边界跟踪。1978年 Rosenfeld提出了图形边界跟踪算法。接着，出现了一系列通过跟踪边界的链码或坐标计 算出目标的面积的算法，如由边界行程码或链码计算面积算法，用边界坐标计算面积算法。 由于通过鼠标画出的边界并非都是单像素的，所以不适合由边界行程码或链码计算面积算 法。由边界坐标计算面积是对跟踪的坐标采用格林公式计算面积的，但格林公式要求跟踪 的边界要么都是按顺时针跟踪要么按逆时针跟踪的，所以如果按鼠标移动的顺序获得坐标 采用由边界坐标计算面积算法不能保证算法的准确性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种由任意连通边界围 成的单区域的图像面积计算方法，以解决现有的面积计算算法不能对由任意连通边界围成 的单区域的图像面积计算的问题。本专利技术的思路是首先边界跟踪要保证从开始点出发后再返回开始点的过程中每 个回路都是顺时针方向的，其次在跟踪过程中出现多路选择时会自动选择路径，保证每次 跟踪的区域边界为O型区域或一个O型区域内连的一个或多个O型区域的区域，且O型区 域内不再包含其它区域边界，一个O型区域内连的一个或多个O型区域的区域之间不再包 含其它区域边界。只要满足上面条件，跟踪出来的每个区域边界坐标都可以用边界坐标计 算面积方法算出每个区域的面积，然后将所有区域的面积累积求和，就得到了最终的面积。 图2为上述两种最基本的区域边界。本专利技术所采用的技术方案是首先人工获得一幅区域边界图像，然后在获得的图 像上进行边界跟踪和面积计算，获得图像的方法是人们通过按下鼠标在一幅背景图像上拖 动过程中产生的黑白灰度图像，其过程为当鼠标按下时，创建一幅与背景图像尺寸相同的 图像，鼠标按下的位置对应像素灰度值为1，其余各像素的灰度值都为零，并令该点为起始 点，随着鼠标的拖动，图像上对应位置的像素的灰度值都加1，直到鼠标松开，然后将鼠标松 开的位置至起始点的位置都加1 (不包含起始点)。为了满足只跟踪出前面提到的两种最基本的情况，设计了一种向内收敛的跟踪方 法，得到跟踪的一个或多个最基本子区域边界，并分别对子区域求面积，然后各子区域的面 积累计求和，就是最终所求面积，其整个流程处理步骤如下(1)遍历图像，搜索开始点并且在开始点的8邻域内顺时针方向搜索次开始点；(2)以次开始点为当前点继续搜索下一个边界点直至返回开始点，当其中一个边 界点出现多路连通时选择向内收敛来跟踪边界；(3)根据上述边界跟踪的坐标计算面积S1，计算公式为S1 = SJXqY1-X1Yci,其中(X。， Y0) (X1, Y1)为搜索过程中相邻两个边界点的坐标；(4)将根据上述步骤所得到的各个子区域的面积累计相加，即为最终的目标面积。上述方案中，所述步骤(2)中边界跟踪的具体步骤为以次开始点为当前点，以搜 索到次开始点的方向顺时针旋转90度的方向为首次优先搜索方向，且在当前点8邻域内逆 时针搜索下一边界点，并依相同方法继续搜索后续边界点。上述方案中，所述次开始点的搜索方法为若从下到上，从右到左遍历图像，在开 始点的8邻域内从左下相邻点向顺时针方向开始搜索；若从上到下，从左到右遍历图像，在 开始点的8邻域内从右上相邻点向顺时针方向开始搜索。本专利技术的有益效果是由于本专利技术方法在边界跟踪中在开始点的8邻域内顺时针 方向搜索次开始点，这样可以保证跟开始搜索时整个搜索路径就是按顺时针进行的；而搜 索边界点时当其中一个边界点出现多路连通时选择向内收敛来跟踪边界，保证了后续面积 计算的正确性；本专利技术利用在开始点8邻域内顺时针搜索次开始点，而在其它当前点8邻域 内确定优先搜索方向后逆时针搜索下一边界点，保证多路连通时向内收敛，最终跟踪出的 子区域是ο型区域或(和)一个ο型区域内连的一个或多个ο型区域的区域，且这些区域 内不会再包含其它区域，即如图2所示的两种基本子区域。附图说明图1是实施例中由任意连通边界围成的单区域的图像面积计算方法具体流程图；图2是两种最基本的子区域边界；图3是从下向上，从右向左遍历图像四种开始点会出现局部收敛的情况；图4是从下向上，从右向左遍历图像四种开始点8邻域内只有一个邻域点的情 况；图5是对图2 (b)跟踪路径的示意图；图6是对图5中B点局部放大图；图7是对图5中C点局部放大图；图8是对图2 (b)跟踪的边界所围成的区域；图9是复杂的由任意连通边界围成的单区域。具体实施例方式本实施例为了满足只跟踪出前面提到的两种最基本的情况，设计了一种向内收敛 的跟踪算法，由于向内收敛，所以它可能在开始点就收敛于开始点附近，又因为边界可能是 多连通的，因此为了避免局部收敛或边界因多连通情况出现不按理想路径跟踪的情况，本算法跟踪过程比一般跟踪过程复杂、严格，严格的开始点和次开始点选择，优先搜索方向的 选择，和对不理想结果进行反馈跟踪，得到跟踪的一个或多个最基本子区域边界，并分别对 子区域求面积，然后各子区域的面积累计求和，就是最终所求面积。其整个流程的具体处理 步骤如图1所示(1)初始化区域面积变量S = 0，分解的单个区域面积变量S1 = 0，是否成功返回 开始点变量bLoop = False ；(2)遍历图像，搜索满足条件的开始点，若没有搜索到的开始点时则整个计算面积 过程完毕；(3)在开始点的8领域寻找次开始点，并根据开始点和次开始点确定首次优先搜 索方向，若找到次开始点则将次开始点的灰度值减1，并将其坐标添加到链表中，否则将此 开始点的灰度值减1，返回(2)重新搜索开始点；(4)边界跟踪并根据跟踪的坐标计算面积S1,跟踪过程中，将跟踪的边界点的灰 度值减1，并将其坐标添加到链表中，直到当前点等于开始点或在当前点8领域内找不到下 一个边界点，即不能成功返回开始点，则跟踪结束，如果不能成功返回开始点，令bLoop = False,否则 bLoop = True ；(5)若bLoop为False，且开始点与当前点距离大于等于⑩，则令Sl = 0，同时将 图像灰度值恢复到本次跟踪前的结果，释放链表，然后返回步骤⑵；否则根据S1与bLoop 的结果进行进一步处理；(6)若S1大于等于-1，且S1小于等于1，则令S1 = 0，同时将图像灰度值恢复到本次 跟踪前的结果，释放链表，然后返回步骤(2)；若S1大于1，则S = S-SnS1 = 0，然后返回步 骤(2)；若S1小于-1，则将图像灰度值恢复到本次跟踪前的结果，释放链表，并分两种情况 执行，第一种情况，若bLoop为True，则令S1 = 0，并以当前点为次开始点，且根据开始点和 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由任意连通边界围成的单区域图像面积计算方法，其特征在于包括以下步骤：（１）遍历图像，搜索开始点并且在开始点的８邻域内顺时针方向搜索次开始点；（２）以次开始点为当前点继续搜索下一个边界点直至返回开始点，当其中一个边界点出现多路连通时选择向内收敛来跟踪边界；（３）根据上述边界跟踪的坐标计算面积Ｓ↓［１］，计算公式为Ｓ↓［１］＝Ｓ↓［１］＋Ｘ↓［０］Ｙ↓［１］－Ｘ↓［１］Ｙ↓［０］，其中（Ｘ↓［０］，Ｙ↓［０］）（Ｘ↓［１］，Ｙ↓［１］）为搜索过程中相邻两个边界点的坐标；（４）将根据上述步骤所得到的各个子区域的面积累计相加，即为最终的目标面积。

【技术特征摘要】
一种由任意连通边界围成的单区域图像面积计算方法，其特征在于包括以下步骤(1)遍历图像，搜索开始点并且在开始点的8邻域内顺时针方向搜索次开始点；(2)以次开始点为当前点继续搜索下一个边界点直至返回开始点，当其中一个边界点出现多路连通时选择向内收敛来跟踪边界；(3)根据上述边界跟踪的坐标计算面积S1，计算公式为S1＝S1+X0Y1 X1Y0，其中(X0，Y0)(X1，Y1)为搜索过程中相邻两个边界点的坐标；(4)将根据上述步骤所得到的各个子区域的面积累计相加，即为最终的目标面积。2.根据权利要求1所述的一种由任意连通...

【专利技术属性】
技术研发人员：张桥新，
申请(专利权)人：广东宝莱特医用科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]