【opencv】图像细化

【原文：http://blog.csdn.net/qianchenglenger/article/details/19332011】

在我们进行图像处理的时候，有可能需要对图像进行细化，提取出图像的骨架信息，进行更加有效的分析。

     图像细化（Image Thinning），一般指二值图像的骨架化（Image Skeletonization） 的一种操作运算。

     所谓的细化就是经过一层层的剥离，从原来的图中去掉一些点，但仍要保持原来的形状，直到得到图像的骨架。骨架，可以理解为图象的中轴。

     好的细化算法一定要满足：

• 收敛性；
• 保证细化后细线的连通性；
• 保持原图的基本形状；
• 减少笔画相交处的畸变；
• 细化结果是原图像的中心线；
• 细化的快速性和迭代次数少；

    这里，我们对"Zhang并行快速细化算法"进行了实现（注意，该算法为并行算法，而我们在实现过程中并没有并行化处理，所以，效率并没有达到最好）。

    参考资料

 细化算法

 论文 A fast parallel algorithm for thinning digital patterns

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1. #include <opencv2/opencv.hpp>  
2. #include <iostream>  
3. #include <vector>  
4. #include <limits>  
5.     
6. using namespace cv;  
7. using namespace std;  
8.     
9. /** 
10.  * @brief 对输入图像进行细化 
11.  * @param[in] src为输入图像,用cvThreshold函数处理过的8位灰度图像格式，元素中只有0与1,1代表有元素，0代表为空白 
12.  * @param[out] dst为对src细化后的输出图像,格式与src格式相同，调用前需要分配空间，元素中只有0与1,1代表有元素，0代表为空白 
13.  * @param[in] maxIterations限制迭代次数，如果不进行限制，默认为-1，代表不限制迭代次数，直到获得最终结果 
14.  */  
15. void thinImage(IplImage* src,IplImage* dst,int maxIterations = -1 )  
16. {  
17.     CvSize size = cvGetSize(src);  
18.     cvCopy(src,dst);//将src中的内容拷贝到dst中  
19.     int count = 0;  //记录迭代次数  
20.     while (true)  
21.     {  
22.         count++;  
23.         if(maxIterations!=-1 && count > maxIterations) //限制次数并且迭代次数到达  
24.             break;  
25.         //std::cout << count << ' ';输出迭代次数  
26.         vector<pair<int,int> > mFlag; //用于标记需要删除的点  
27.         //对点标记  
28.         for (int i=0; i<size.height; ++i)  
29.         {  
30.             for (int j=0; j<size.width; ++j)  
31.             {  
32.                 //如果满足四个条件，进行标记  
33.                 //  p9 p2 p3  
34.                 //  p8 p1 p4  
35.                 //  p7 p6 p5  
36.                 int p1 = CV_IMAGE_ELEM(dst,uchar,i,j);  
37.                 int p2 = (i==0)?0:CV_IMAGE_ELEM(dst,uchar,i-1,j);  
38.                 int p3 = (i==0 || j==size.width-1)?0:CV_IMAGE_ELEM(dst,uchar,i-1,j+1);  
39.                 int p4 = (j==size.width-1)?0:CV_IMAGE_ELEM(dst,uchar,i,j+1);  
40.                 int p5 = (i==size.height-1 || j==size.width-1)?0:CV_IMAGE_ELEM(dst,uchar,i+1,j+1);  
41.                 int p6 = (i==size.height-1)?0:CV_IMAGE_ELEM(dst,uchar,i+1,j);  
42.                 int p7 = (i==size.height-1 || j==0)?0:CV_IMAGE_ELEM(dst,uchar,i+1,j-1);  
43.                 int p8 = (j==0)?0:CV_IMAGE_ELEM(dst,uchar,i,j-1);  
44.                 int p9 = (i==0 || j==0)?0:CV_IMAGE_ELEM(dst,uchar,i-1,j-1);  
45.     
46.                 if ((p2+p3+p4+p5+p6+p7+p8+p9)>=2 && (p2+p3+p4+p5+p6+p7+p8+p9)<=6)  
47.                 {  
48.                     int ap=0;  
49.                     if (p2==0 && p3==1) ++ap;  
50.                     if (p3==0 && p4==1) ++ap;  
51.                     if (p4==0 && p5==1) ++ap;  
52.                     if (p5==0 && p6==1) ++ap;  
53.                     if (p6==0 && p7==1) ++ap;  
54.                     if (p7==0 && p8==1) ++ap;  
55.                     if (p8==0 && p9==1) ++ap;  
56.                     if (p9==0 && p2==1) ++ap;  
57.                         
58.                     if (ap==1)  
59.                     {  
60.                         if (p2*p4*p6==0)  
61.                         {  
62.                             if (p4*p6*p8==0)  
63.                             {  
64.                                 //标记  
65.                                 mFlag.push_back(make_pair(i,j));  
66.                             }  
67.                         }  
68.                     }  
69.                 }  
70.             }  
71.         }  
72.     
73.         //将标记的点删除  
74.         for (vector<pair<int,int> >::iterator i=mFlag.begin(); i!=mFlag.end(); ++i)  
75.         {  
76.             CV_IMAGE_ELEM(dst,uchar,i->first,i->second) = 0;  
77.         }  
78.     
79.         //直到没有点满足，算法结束  
80.         if (mFlag.size()==0)  
81.         {  
82.             break;  
83.         }  
84.         else  
85.         {  
86.             mFlag.clear();//将mFlag清空  
87.         }  
88.     
89.         //对点标记  
90.         for (int i=0; i<size.height; ++i)  
91.         {  
92.             for (int j=0; j<size.width; ++j)  
93.             {  
94.                 //如果满足四个条件，进行标记  
95.                 //  p9 p2 p3  
96.                 //  p8 p1 p4  
97.                 //  p7 p6 p5  
98.                 int p1 = CV_IMAGE_ELEM(dst,uchar,i,j);  
99.                 if(p1!=1) continue;  
100.                 int p2 = (i==0)?0:CV_IMAGE_ELEM(dst,uchar,i-1,j);  
101.                 int p3 = (i==0 || j==size.width-1)?0:CV_IMAGE_ELEM(dst,uchar,i-1,j+1);  
102.                 int p4 = (j==size.width-1)?0:CV_IMAGE_ELEM(dst,uchar,i,j+1);  
103.                 int p5 = (i==size.height-1 || j==size.width-1)?0:CV_IMAGE_ELEM(dst,uchar,i+1,j+1);  
104.                 int p6 = (i==size.height-1)?0:CV_IMAGE_ELEM(dst,uchar,i+1,j);  
105.                 int p7 = (i==size.height-1 || j==0)?0:CV_IMAGE_ELEM(dst,uchar,i+1,j-1);  
106.                 int p8 = (j==0)?0:CV_IMAGE_ELEM(dst,uchar,i,j-1);  
107.                 int p9 = (i==0 || j==0)?0:CV_IMAGE_ELEM(dst,uchar,i-1,j-1);  
108.     
109.                 if ((p2+p3+p4+p5+p6+p7+p8+p9)>=2 && (p2+p3+p4+p5+p6+p7+p8+p9)<=6)  
110.                 {  
111.                     int ap=0;  
112.                     if (p2==0 && p3==1) ++ap;  
113.                     if (p3==0 && p4==1) ++ap;  
114.                     if (p4==0 && p5==1) ++ap;  
115.                     if (p5==0 && p6==1) ++ap;  
116.                     if (p6==0 && p7==1) ++ap;  
117.                     if (p7==0 && p8==1) ++ap;  
118.                     if (p8==0 && p9==1) ++ap;  
119.                     if (p9==0 && p2==1) ++ap;  
120.     
121.                     if (ap==1)  
122.                     {  
123.                         if (p2*p4*p8==0)  
124.                         {  
125.                             if (p2*p6*p8==0)  
126.                             {  
127.                                 //标记  
128.                                 mFlag.push_back(make_pair(i,j));  
129.                             }  
130.                         }  
131.                     }  
132.                 }  
133.             }  
134.         }  
135.         //删除  
136.         for (vector<pair<int,int> >::iterator i=mFlag.begin(); i!=mFlag.end(); ++i)  
137.         {  
138.             CV_IMAGE_ELEM(dst,uchar,i->first,i->second) = 0;  
139.         }  
140.     
141.         //直到没有点满足，算法结束  
142.         if (mFlag.size()==0)  
143.         {  
144.             break;  
145.         }  
146.         else  
147.         {  
148.             mFlag.clear();//将mFlag清空  
149.         }  
150.     }  
151. }  
152.     
153. int main(int argc, char*argv[])  
154. {  
155.     //获取图像  
156.     if (argc!=2)  
157.     {  
158.         cout << "参数个数错误！"<<endl;  
159.         return -1;  
160.     }  
161.     IplImage *pSrc = cvLoadImage(argv[1],CV_LOAD_IMAGE_GRAYSCALE);  
162.     if (!pSrc)  
163.     {  
164.         cout << "读取文件失败！" << endl;  
165.         return -1;  
166.     }  
167.     IplImage *pTemp = cvCreateImage(cvGetSize(pSrc),pSrc->depth,pSrc->nChannels);  
168.     IplImage *pDst = cvCreateImage(cvGetSize(pSrc),pSrc->depth,pSrc->nChannels);  
169.         
170.     //将原图像转换为二值图像  
171.     cvThreshold(pSrc,pTemp,128,1,CV_THRESH_BINARY);   
172.     //图像细化  
173.     thinImage(pTemp,pDst);  
174.     
175.     for (int i=0; i<pDst->height; ++i)  
176.     {  
177.         for (int j=0; j<pDst->width; ++j)  
178.         {  
179.             if(CV_IMAGE_ELEM(pDst,uchar,i,j)==1)  
180.                 CV_IMAGE_ELEM(pDst,uchar,i,j)= 255;  
181.         }  
182.     }  
183.     
184.     namedWindow("src",CV_WINDOW_AUTOSIZE);  
185.     namedWindow("dst",CV_WINDOW_AUTOSIZE);  
186.     cvShowImage("src",pSrc);  
187.     cvShowImage("dst",pDst);  
188.     
189.     waitKey(0);  
190. }  

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