[发明专利]一种基于线描述子的图像连通域快速标记方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理领域中的一种基于线描述子的图像连通域快速标记方法。

背景技术

图像连通域标记是整个图像处理中最基本最常见的关键环节之一。在图像处理和机器视觉领域，图像连通域标记过程是完成将图像中像素级的信息转变为区域级信息的必要步骤之一，是图像识别应用中从底层像素处理过程到高层模式识别过程过渡的关键环节。其应用非常广泛，经常出现在很多图像处理与机器视觉的应用场景中。它的主要作用在于将前期经过背景压制和分割后产生的感兴趣区域进行遍历、标记和表达，进一步为高层的分类和识别等算法提供原始数据和参数。一个常规图像识别应用的主要处理流程为：单幅图像或图像序列首先经过前期成像/显示预处理(如稳像、超分辨率、对比度增强等等)，得到有利于后期处理的图像场景，然后通过各种背景抑制手段(如滤波、背景估计、频域处理等等)，得到背景压制目标增强的新图像，进而采用各种分割算法将目标区域与背景分离，得到二值化或多值化的已分割图像，接着对该已分割图像进行连通域标记，最后对该标记后的图像进行区域参数统计，将该统计信息送入高层分类算法得到最终的识别结果。连通域标记的应用非常广泛，经常出现在很多图像处理与机器视觉的应用中，比如，机器人技术，监控系统，人脸的检测与识别，文字处理与识别，车牌识别，遥感图像处理，医学图像分析，工业检测，自动目标识别与跟踪，扶助驾驶技术，视频处理等等。由于一幅图像中可能具有的复杂几何形状和多种多样的连通可能性，标记算法被认为是比其他诸如去噪、插值、边缘检测、门限分割等基本操作更费时的环节，而且是一个串行度很强的操作，不能降解为纯粹的并行化局部操作来完成，而必须需要一定的串行和全局性操作。

目前的学术界和工业界对于图像连通域标记算法的研究主要集中在如何提高标记的速度上，在同一计算平台下如何获得更快的标记速度，更小的内存开销是业界关注的重点。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于线描述子的图像连通域快速标记方法，在减少额外的数据存储空间的同时，进一步提高了图像连通域标记的性能，获得了目前为止业界领先的性能。

为实现本发明的目的采用了以下技术方案：

一种基于线描述子的图像连通域快速标记方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，扫描图像的当前行，将当前行中遇到的连续的前景点所组成的局部连通区域提取成由3个元素所表达的数据结构；其中，所述的局部连通区域，也称之为线段；所述的数据结构，也称之为线描述子；

步骤二，遍历上一行中的相应各线段，并依次与当前线段进行连通分析，遍历的顺序为从左到右；其中，如果上一行某一线段经连通分析发现与当前线段具有连通关系，则执行步骤三；否则，执行步骤四；

步骤三，将当前线段合并到其上一行线段所属连通域中，如果当前线段已属于之前某个连通域，则需查找当前上一行线段所属连通域的根节点，并进行判断，将其中一个根节点值较大的连通域合并至根节点值较小的连通域，此步骤完成后返回步骤二；

步骤四，判断当前所遍历的上行中的线段是否超出当前线段的范围或者到达上一行尽头，如果是则进入步骤五，否则返回步骤二；

步骤五，判断当前行是否扫描结束，如果不是返回步骤一，如果是则进一步判断是否为图像最后一行，如果不是则继续处理下一行，返回步骤一，如果是则第一阶段工作结束，进入步骤六；

步骤六，从第一行开始依次遍历各个线段，通过当前线段中前三个像素所保存的值获得当前线段的数据结构体信息，以结构体中保存的根节点值为起始点，找到所属连通域的最终根节点，并依顺序赋予一个连续的标记值，并将该标记值赋给刚才所经查找路径上的所有节点，该阶段完成后进入步骤七；

步骤七，判断其数据结构中保存的长度信息，将所赋予的标记值传播给该线段中的所有像素点，如果该线段长度小于2个像素，还须将该线段结尾的第一个背景点的像素值更改为背景值；然后判断是否整幅图像中的线段是否遍历结束，如果不是则返回步骤六，否则整幅图像的标记工作结束。

优选的，上述方法在所述步骤一中的有关3个元素的数据结构，其具体情况为：

该数据结构由3个数据元素所组成，分别为LP、nLP和Len；其中LP代表当前线段的链接点，nLP代表当前线段的下一个临近线段的链接点位置值，称为跳点，Len代表当前线段的长度值减2后的数值。

优选的，上述方法中，当前线段的前3个像素将会被依次替换为LP、nLP、Len三个元素；具体采用如下方式来构建该线段的数据结构：