图像骨架提取

实验八图像骨架提取

一、实验要求

1.设计并实现对数字图像进行骨架提取。

2.分析所得到的结果。

二、实验原理

1.实验环境

MATLAB

2.图像的骨架提取原理

●图像细化

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。一个图像的骨架由一些线和曲线（比较理想的是单像素宽度），骨架可以提供一个图像目标的尺寸和形状信息，因而在数字图像分析中具有重要的地位，图像细化（骨架化）是进行图像识别、线条类图像目标分析的重要手段。

●骨架的定义及提取原理

比较普遍的方法是采用目标（Object）中轴（Medial Axis）的概念。中轴线的点（像素点）定义为距离目标边界上两个点等距的那些像素。

在图像处理中实现这种等距的计算一般有两个途径。

一是使用距离变换（Distance Transform）的方法（在此不讨论）。

另外一个方法介绍如下：

思路：想象一个图像目标四周被火点燃，燃烧的速度四周保持一致，那么四周由边界向质心方向(向内部中心)燃烧时，相互遇到的那条线，就是中轴线。

以长方形为例，可以想象，分别会有许多内接圆，分别沿着长方形（矩形）的四个角向中心方形移动。

拓扑方法是实现图像骨架化的有利工具，我们可以定义一些图像目标边界上可以删除的像素点，以便最后获得图像目标的骨架。

但是，我们还要求保持图像目标（一般常用于线条类的图像目标）的连通性（Connectivity），还不能改变图像目标的个数，不能改变目标内的空洞个数，也不能改变不同目标的相互关系（位置关系等等），一旦有些像素涉及到改变上述内容的，则一律不能被当作删除的图像像素。

我们可以利用一个3x3模板来检测一个像素是否应该被删除掉。假定3乘3大小的图像中，中心点（黑点）被删除，那么会有如下两种情形：（1）顶端两个像素和右下端两个像素被分离了，这样就会将原来的一个目标（物体）分为两个，不符合细化操作的要求。

（2）(因为如果这九个点只是一个物体的局部)顶端两个像素和右下端两个像素可能是由外部的像素点进行连接的，那么所有像素点（黑点）会形成一个空洞，如果中心点被删除，则会将孔洞消除，又违背了前面提及的细化的规则。

三、实验内容

1.图像骨架提取的程序流程图：

2.实验结果：

原图像二值化的图像

骨架提取消除毛刺后的图像

四、实验总结

一个图像的骨架由一些线和曲线（比较理想的是单像素宽度），骨架可以提供一个图像目标的尺寸和形状信息，因而在数字图像分析中具有重要的地位，图像细化（骨架化）是进行图像识别、线条类图像目标分析的重要手段。

附录：

clear all;

I=imread('kids.tif');

subplot(2,2,1);

imshow(I);

title('原图像');

level=graythresh(I);

I=im2bw(I,level);subplot(2,2,2);... imshow(I);

re=ones(400,318);

I=re-I;

subplot(2,2,2);

imshow(I);

title('二值化的图像');

bwl=bwmorph(I,'skel',Inf); subplot(2,2,3);

imshow(bwl);

title('骨架提取');

bw2=bwmorph(bwl,'spur',4); subplot(2,2,4)

imshow(bw2)

title('消除毛刺后的图像');