[发明专利]一种三维二值图像完全距离变换的方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理领域，更具体的说，是涉及一种三维二值图像完全距离变换的方法。

背景技术

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1)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。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种三维二值图像完全距离变换的方法及装置，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，本发明提供如下技术方案：

一种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，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；

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；

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第一最近背景像素范围；

确定所述第一像素在所述第一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第一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一背景像素，计算所述第一背景像素与所述第一像素的第一完全距离，并将所述第一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r₁，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第一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；

所述第一最近背景像素范围为以所述第一像素为球心，以r₁+r₂为半径的球O₁的外切正方体所围成的区域；或，所述第一最近背景像素范围为以所述第二目标像素为球心，以r₁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，所述第一最近背景像素范围为以所述第一像素为球心，以|r₁-r₂|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，所述第一最近背景像素范围是以所述第一像素为球心，以r₁+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z₀，所述确定所述第一像素在所述第一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：