C连通域标记

//基于区域生长法的连通域标记（C语言）
区域生长法利用区域生长的思想，一次生长过程可以标记一整个连通区，只需对图像进行一次扫描就能标记出所有连通区。算法描述如下：

Step1、输入待标记图像bitmap，初始化一个与输入图像同样尺寸的标记矩阵labelmap，一个队列queue以及标记计数labelIndex；
Step2、按从左至右、从上至下的顺序扫描bitmap，当扫描到一个未被标记的前景像素p时，labelIndex加1，并在labelmap中标记p（相应点的值赋为labelIndex），同时，扫描p的八邻域点，若存在未被标记的前景像素，则在labelmap中进行标记，并放入queue中，作为区域生长的种子；
Step3、当queue不为空时，从queue中取出一个生长种子点p1，扫描p1的八邻域点，若存在未被标记过的前景像素，则在labelmap中进行标记，并放入queue中；
Step4、重复Step3直至queue为空，一个连通区标记完成；
Step5、转到Step2，直至整幅图像被扫描完毕，得到标记矩阵labelmap和连通区的个数labelIndex。

该算法最坏情况下，将对每个像素点都进行一次八邻域搜索，算法复杂度为O(n)。
//辅助队列
typedef struct QNode
{
int data;
struct QNode *next;
}QNode;

typedef struct Queue
{
struct QNode* first;
struct QNode* last;
}Queue;

void PushQueue(Queue *queue, int data)
{
QNode *p = NULL;
p = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
p->data = data;
if(queue->first == NULL)
{
queue->first = p;
queue->last = p;
p->next = NULL;
}
else
{
p->next = NULL;
queue->last->next = p;
queue->last = p;
}
}

int PopQueue(Queue *queue)
{
QNode *p = NULL;
int data;
if(queue->first == NULL)
{
return -1;
}
p = queue->first;
data = p->data;
if(queue->first->next == NULL)
{
queue->first = NULL;
queue->last = NULL;
}
else
{
queue->first = p->next;
}
free(p);
return data;
}

static int NeighborDirection[8][2] = {{0,1},{1,1},{1,0},{1,-1},{0,-1},{-1,-1},{-1,0},{-1,1}};

//搜索并标记当前像素的8邻域
void SearchNeighbor(unsigned char *bitmap, int width, int height, int *labelmap, int labelIndex, int pixelIndex, Queue *queue)
{
int searchIndex, i, length;
labelmap[pixelIndex] = labelIndex;
length = width * height;
for(i = 0;i < 8;i++)
{
searchIndex = pixelIndex + NeighborDirection[i][0] * width + NeighborDirection[i][1];
if(searchIndex > 0 && searchIndex < length &&
bitmap[searchIndex] == 255 && labelmap[searchIndex] == 0)
{
labelmap[searchIndex] = labelIndex;
PushQueue(queue, searchIndex);
}
}
}

int ConnectedComponentLabeling(unsigned char *bitmap, int width, int height, int *labelmap)
{
int cx, cy, index, popIndex, labelIndex = 0;
Queue *queue = NULL;
queue = (Queue*)malloc(sizeof(Queue));
queue->first = NULL;
queue->last = NULL;
memset(labelmap, 0, width * height);

for(cy = 1; cy < height - 1; cy++)
{
for(cx = 1; cx < width - 1; cx++)
{
index = cy * width + cx;
if(bitmap[index] == 255 && labelmap[index] == 0)
{
labelIndex++;
SearchNeighbor(bitmap, width, height, labelmap, labelIndex, index, queue);

popIndex = PopQueue(queue);
while(popIndex > -1)
{
SearchNeighbor(bitmap, width, height, labelmap, labelIndex, popIndex, queue);
popIndex = PopQueue(queue);
}
}
}
}
free(queue);
return labelIndex;
}