一种快速三维二值图像完全距离变换的方法技术

本发明专利技术实施例提供了一种快速三维二值图像完全距离变换的方法，该方法包括：预处理步骤；将所述三维二值图像沿其中一轴分割成相应个数的二维二值图片；分别计算分割的每一二维二值图片中各个像素的二维完全距离变换；确定所述第一像素的最近背景像素范围；确定所述第一像素在所述背景像素范围中的各个二维二值图片中的投影像素的二维完全距离变换值；根据所述确定的第一像素在所述背景像素范围中各个二维二值图像的投影像素的二维完全距离变换值，确定出所述三维二值图像中距离所述第一像素的最近的第二背景像素，计算所述第二背景像素与所述第一像素的第二完全距离。采用本方实施例可以提高计算速度以及精确性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像处理领域，更具体的说，是涉及。
技术介绍
距离变换是对数字图像的一项重要的预处理操作，经距离变换后的数字图像具有良好的旋转、平移及比例不变性，因而它在图像处理技术各个领域中都起着重要作用。对二值图像进行距离变换是指把二值图像中的每一个像素的像素值变换成离其最近的背景像素与该像素的距离的过程。二值图像中的像素可分为背景像素(像素值为0) 和目标像素(像素值为I)两类，而背景像素的距离变换值为零。可以利用近似距离变换方法以及完全距离变换方法对二值图像进行距离变换，近似距离变换方法的基本思想是利用图像处理里常用到的一个近似模板运算，计算从图形外移动到图形内某点的最短距离，模板内标识的距离值通常是欧式距离的取整近似值，同时模板也不可能始终沿着边界轮廓的法向方向移动，因此这类方法一定是有误差，如城市街区距离、棋盘距离、倒角距离等。完全距离变换是求取每一个像素距离其最近的背景像素的精确欧式距离。传统方法分别计算每个像素与所有背景像素的距离，导致计算时间较长，完全距离变换方法包括边界传播方法以及降维方法。综上，现有距离变换的方法具有如下缺点第一，近似方法存在误差而不适用于对精度要求严格的图像进行处理，如医学图像；第二，传统完全距离变换方法运行时间较长。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了及装置，以克服现有技术中计算距离变换的方法存在误差而不适用于对精度要求严格的图像进行处理以及运算时间长的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案，所述三维二值图像的尺寸为mXnXs包括预处理步骤，所述预处理步骤为确定第一函数或确定第二函数，所述第一函数用于确定二维二值图片的第i行中距离任一像素最近的背景像素的位置，所述任一像素属于所述二维二值图片，所述第二函数用于确定所述二维二值图片的第j列中距离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与j均为整数，所述方法还包括将所述三维二值图像沿其中一轴分割成相应个数的二维二值图片；对于每一二维二值图片中的每一像素，利用所述第一函数分别在每一二维二值图片的每行中搜索距离所述每一像素最近的背景像素，或利用所述第二函数分别在所述每一二维二值图片的每列中搜索距离所述每一像素最近背景像素；从搜索出的各个距离所述每一像素最近的背景像素中确定出与所述每一像素距离最近的第一背景像素，计算所述每一像素与所述第一背景像素的第一完全距离，并将所述第一完全距离作为所述每一像素的二维完全距离变换值；根据第二目标像素与需要计算三维完全距离变换的第一像素的完全距离，及所述第二目标像素在所述三维二值图像中的三维完全距离变换值，确定所述第一像素的最近背景像素范围；确定所述第一像素在所述最近背景像素范围中的各个二维二值图片中的投影像素的二维完全距离变换值；根据所述确定的第一像素在所述最近背景像素范围中各个二维二值图像的投影 像素的二维完全距离变换值，确定出所述三维二值图像中距离所述第一像素最近的第二背景像素，计算所述第二背景像素与所述第一像素的第二完全距离，并将所述第二完全距离作为所述第一像素的三维完全距离变换值。优选地，所述第二目标像素在所述三维二值图像中的三维完全距离变换值为ri，所述根据第二目标像素与第一像素的完全距离，及所述第二目标像素在所述三维二值图像中的三维完全距离变换值，确定所述第一像素的最近背景像素范围具体包括确定所述第一像素与所述第二目标像素的完全距离r2 ；所述最近背景像素范围为以所述第一像素为球心，以ri+r2为半径的球O1的外切正方体所围成的区域；或，所述最近背景像素范围为以所述第二目标像素为球心，以A为半径的球O2的内接正方体与所述球O1的外切正方体所围成的区域；或，所述最近背景像素范围为以所述第一像素为球心，以I I^r21为半径的球O3的内接正方体与所述球O1的外切正方体所围成的区域。优选地，所述三维二值图像沿z轴分割成s张二维二值图片，所述最近背景像素范围是以所述第一像素为球心，以ri+r2为半径的球O1的外切正方体所围成的区域，所述第一像素所在的二维二值图片为z。，所述确定所述第一像素在所述最近背景像素范围中的各个二维二值图片中的投影像素的二维完全距离变换值具体包括以所述二维二值图片Ztl为对称中心沿z轴方向从里到外依次确定所述第一像素在二维二值图片Zfrx中的投影像素的二维完全距离变换值的平方DRX2，并记录确定的二维完全距离变换值的平方，rx = 0，±1，±2，…，土(ri+r2)；判断DRx2是否满足￡>i Y2+r、2 S化+I)2，如果是，则停止确定第一像素分别在二维二值图片Ztl土(rx+l)直至二维二值图片Ztl土(ri+r2)中投影像素的二维完全距离变换值，如果否，则继续确定第一像素分别在二维二值图片2(|± (rx+l)中投影像素的二维完全距离变换值，直至确定出所述第一像素在二维二值图片Zq土(ri+r2)中的投影像素的二维完全距离变换值为止，所述DRx2是指第一像素在二维二值图片Z(1+rx的投影像素的二维完全距离变换值。优选地，所述根据所述第一像素在所述最近背景像素范围中各个二维二值图像的投影像素的二维完全距离变换值，确定出所述三维二值图像中距离所述第一像素最近的第二背景像素具体包括利用公式砧11{01 !￡2+|2!￡-2(||2}，其中Zx e最近背景像素范围中z的取值范围，确定出与第一像素距离最近的第二背景像素；利用公式权利要求1.，所述三维二值图像的尺寸为mXnXs，其特征在于，包括预处理步骤，所述预处理步骤为确定第一函数或确定第二函数，所述第一函数用于确定二维二值图片的第i行中距离任一像素最近的背景像素的位置，所述任一像素属于所述二维二值图片，所述第二函数用于确定所述二维二值图片的第j列中距离所述任一像素最近的背景像素的位置，其中，I < i < m，j < n，i与j均为整数，所述方法还包括 将所述三维二值图像沿其中一轴分割成相应个数的二维二值图片； 对于每一二维二值图片中的每一像素，利用所述第一函数分别在每一二维二值图片的每行中搜索距离所述每一像素最近的背景像素，或利用所述第二函数分别在所述每一二维二值图片的每列中搜索距离所述每一像素最近背景像素； 从搜索出的各个距离所述每一像素最近的背景像素中确定出与所述每一像素距离最近的第一背景像素，计算所述每一像素与所述第一背景像素的第一完全距离，并将所述第一完全距离作为所述每一像素的二维完全距离变换值； 根据第二目标像素与需要计算三维完全距离变换的第一像素的完全距离，及所述第二目标像素在所述三维二值图像中的三维完全距离变换值，确定所述第一像素的最近背景像素范围； 确定所述第一像素在所述最近背景像素范围中的各个二维二值图片中的投影像素的二维完全距离变换值； 根据所述确定的第一像素在所述最近背景像素范围中各个二维二值图像的投影像素的二维完全距离变换值，确定出所述三维二值图像中距离所述第一像素最近的第二背景像素，计算所述第二背景像素与所述第一像素的第二完全距离，并将所述第二完全距离作为所述第一像素的三维完全距离变换值。2.根据权利要求I所述方法，其特征在于，所述第二目标像素在所述三维二值图像本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速三维二值图像完全距离变换的方法，所述三维二值图像的尺寸为m×n×s，其特征在于，包括：预处理步骤，所述预处理步骤为确定第一函数或确定第二函数，所述第一函数用于确定二维二值图片的第i行中距离任一像素最近的背景像素的位置，所述任一像素属于所述二维二值图片，所述第二函数用于确定所述二维二值图片的第j列中距离所述任一像素最近的背景像素的位置，其中，1≤i≤m，1≤j≤n，i与j均为整数，所述方法还包括：将所述三维二值图像沿其中一轴分割成相应个数的二维二值图片；对于每一二维二值图片中的每一像素，利用所述第一函数分别在每一二维二值图片的每行中搜索距离所述每一像素最近的背景像素，或利用所述第二函数分别在所述每一二维二值图片的每列中搜索距离所述每一像素最近背景像素；从搜索出的各个距离所述每一像素最近的背景像素中确定出与所述每一像素距离最近的第一背景像素，计算所述每一像素与所述第一背景像素的第一完全距离，并将所述第一完全距离作为所述每一像素的二维完全距离变换值；根据第二目标像素与需要计算三维完全距离变换的第一像素的完全距离，及所述第二目标像素在所述三维二值图像中的三维完全距离变换值，确定所述第一像素的最近背景像素范围；确定所述第一像素在所述最近背景像素范围中的各个二维二值图片中的投影像素的二维完全距离变换值；根据所述确定的第一像素在所述最近背景像素范围中各个二维二值图像的投影像素的二维完全距离变换值，确定出所述三维二值图像中距离所述第一像素最近的第二背景像素，计算所述第二背景像素与所述第一像素的第二完全距离，并将所述第二完全距离作为所述第一像素的三维完全距离变换值。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李均利，魏平，孙宇红，
申请(专利权)人：四川师范大学，成都睿明医疗信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：