二值图像连通域标记优化算法
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度快 ， 约内存。 节
关 键 词 ：二 值 图像 ； 通 域 ； 素 扫描 ； 记 连 像 标 中图 分 类 号 ：ＴＰ ９ ３１ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１０ —４ ６ （ ０ ０ ０ —０ ３ —０ ０ ７ ２ ０ ２ １ ）４ ０ ４ ６
０ 引 言
ห้องสมุดไป่ตู้
二 值后 的 图像 ， 由 白像 素点 （ 常二值 图像用 “ ” 灰度 图像用 “ ５ ” 是 通 １， ２ ５ 来表示 ）和黑 像 素点 （ 常用 通 “” Ｏ 来表示 ）组成 的点阵 图像口 。连通 区域标 记是 指将 图像 中符 合某 种连通 规 则 （ ］ ４邻域 连通 、 域连 ８邻 通或 ｍ 邻域 ） 的像 素标识 为 同一 目标＿ ， ＿ 设计合 适 的数据结 构保存 每个 像 素点 所属 的 目标 的标 号 ， ２ ］ 和保
２ 算 法描述
２ １ 术 语 定 义 ．
连通 域标 号 ： 图像 像素 点所 在 的连 通域 的序 号 ， 与 图像 大小相 同的二 维数 组保存 每个像 素点 的连 用 通域 标号 。连通域 标 号在本 算 法有 两个 阶段 ： 一 阶段 ， 二值 图像 扫描 取 得 的临 时连 通 域标 号 ， 阶 第 对 此 段 ， 有不 同的连通 域标 号属 于同一 目标 。因此 ， 会 将此 阶段 的像 素点 连通 域标 号 称为 待合 并连通 域标 号
第 ４ 期
罗 志 灶 ， 赢 武 ， ： 值 图 像 连 通 域 标 记 优化 算 法 周 等 二
。３ ‘ ５
标 号 的共 同连通域 标 号及 目标 属性 ， 于解 决 冲突标 号 的处理 ； 用 最后 ， 改进 等价 标号合 并 算法 ， 重新 排序 标 号 ， 得合 理 的 目标 标号 。 获
于 游程 的标记算 法＿ ＿ １ 。各算 法均 能准确 标记 目标连 通域 ， 主要 区别在 于 等价标 号 的 处理 。最 终 的 等 其 标 记要把 等价标 号标 记为 同一标号 。优 化算法 的 目的是 在正 确 解决 等 价标 记 和 冲突 标 记基 础上 ， 降低 算 法 的复 杂度 和提高 算法 的性能 。 像素 点扫描 法是 比较常用 的算 法 ， 特点是 直观 ， 其 数据 结构 简单 ， 于实 现 。二值 图像扫 描后 ， 易 ］ 会 有 大量 的冲突标 号 。通常 的做法 是对 二值 图像迭 代 扫 描 ， 以完 全 消除 等 价 标号 ［ ， ８ 算法 运 行 时 间不 稳 ］ 定 。算法 常用链表 结构 、 型结构或 堆栈结 构等 指针 型结构 存储 等价标 号［ ， 树 ７ 大量 的运行 时间消 耗在 递 ］ 归 调用和 指针传 递上 。 本文 针对像 素点 扫描法 的缺 陷 ， 出了改进像 素 点扫描 法 的算 法 。首先 ， 提 针对 常用 的存储 等价标 号 的链 表结构 的缺 点 ， 改用 顺序 存储结 构 以减 少单 个像 素 点 的内存 访 问次 数 ； 其二 ， 与 二值 图像 大小 相 用
有 速 度 快 ， 法 简单 ， 于 实 现 的 特点 ， 需 两 次 扫 描 ， 可 实 现 像 素 的 多 目标 标 记 。本 算 法 将 背 景 也 作 为 目标 加 以 标 算 易 仅 即 记 ， 两 步 扫 描 图像 和 临时 连 通 域 标 号矩 阵完 成 连 通 域 的标 记 和 合 并 ， 用 顺 序 存 储 结 构 存 储 和处 理 等 价 标 号 ， 法 速 分 采 算
２１ ０ ０年 ｌ 月 １ 第 １ ６卷第 ４期
安 庆 师范学 院学报 （ 自然科 学版 ）
Ｊｕｎ ｌ ｆ ｎ ｉ ｅ ｃｅｓＣ ｌ ｇ （ ａｕａ ｃｅ ｃ ｄｔ ｎ ｏ ｒａ ｏ ｑｎ Ｔ ａ ｈ ｒ ｏｌ ｅ Ｎ ｔｒｌ ｉｎｅＥ ｉ ） Ａ ｇ ｅ Ｓ ｉ ｏ
Ｎ ｖ．２ ０ ｏ ０１
存 相关 的 目标 的属性 ［ ， 如 目标 的面 积 即 目标 的像 素 点 的数 量 、 心 、 阶矩 等参 数 。连通 域 标 记法 ３例 ］ 重 二 是 计算机 视觉 和 目标 识别 的重要 步骤 ， 直接影 响 目标 识别 的准 确性 和速度 ［ 。 ４ ］
影 响连通 域标 记算法 的性能 主要有 两个 方面 ：） ａ 图像扫 描方 式及等 价连 通域标 号 冲突处理 的方法 ； ｂ 存储 连通 域信息 的数据 结构 。提 高连 通 域标 记 算 法 性能 也 着 眼 于这 两 方 面 ： ） 减少 图像 的扫描 次 数 ， 尽 可能减 少 回溯扫 描 ， 一次 扫描尽 可 能多地提 取连 通域 的信息 ； 设计 合 适 的数 据 结构 ， 可 能减 少 连通 尽 域 信息访 问 的时间 ， 提高算 法效率 。
１ 现 有 算 法 分 析
图像 的连通 域标 记算法 有多种 ， 根据 扫描 方法不 同可分 为像 素 扫 描 即点 标记 法［ 和 线段 扫 描 即线 ５
标 记法 。像素 点扫描 方式有 顺序 扫描法 、 归标记 法嘲 、 ］ 递 区域增 长法嗍 等 。线 段扫 描算 法 主要 有基
同的二维 数组存储 标号 ， 标记 每个像 素点 的连通 域标 号 ， 方便 后续 图像 处理 ； 三 ， 其 用一维 数组存 储 等价
收稿 日期 ：２ １ —０ —２ ００ ４ ６
＊
基金 项 目 ：福 建 省重 点 学 科 项 目（ 闽教 高［ ０ ６ ４ ２ ０ ］ ８号 ） 助 。 资 作 者 简 介 ：罗 志灶 ， ， 建 三 明 人 ， 男 福 闽江 学 院 电 子 系 讲 师 ， 士 ， 要 从 事 数 字 图像 和 嵌 入 式 系 统设 计与 开 发 。 硕 主
Ｖｏ ． ６ Ｎ ４ １ １ ｏ．
二值 图像 连通 域标记优 化算法
罗志 灶 ， 赢 武 ， 忠楷 周 郑
（ 闽江 学 院 电 子 系 ， 建 福 州 ３ ０ ０ ） 福 ５ １ ８
摘
要 ：在 分 析现 有 二 值 图 像像 素扫 描 连 通 域 标 记 算 法 的 基 础 上 ， 出 像 素 扫 描 连 通 域 标 记 优 化 算 法 。本 算 法 具 提
关 键 词 ：二 值 图像 ； 通 域 ； 素 扫描 ； 记 连 像 标 中图 分 类 号 ：ＴＰ ９ ３１ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１０ —４ ６ （ ０ ０ ０ —０ ３ —０ ０ ７ ２ ０ ２ １ ）４ ０ ４ ６
０ 引 言
ห้องสมุดไป่ตู้
二 值后 的 图像 ， 由 白像 素点 （ 常二值 图像用 “ ” 灰度 图像用 “ ５ ” 是 通 １， ２ ５ 来表示 ）和黑 像 素点 （ 常用 通 “” Ｏ 来表示 ）组成 的点阵 图像口 。连通 区域标 记是 指将 图像 中符 合某 种连通 规 则 （ ］ ４邻域 连通 、 域连 ８邻 通或 ｍ 邻域 ） 的像 素标识 为 同一 目标＿ ， ＿ 设计合 适 的数据结 构保存 每个 像 素点 所属 的 目标 的标 号 ， ２ ］ 和保
２ 算 法描述
２ １ 术 语 定 义 ．
连通 域标 号 ： 图像 像素 点所 在 的连 通域 的序 号 ， 与 图像 大小相 同的二 维数 组保存 每个像 素点 的连 用 通域 标号 。连通域 标 号在本 算 法有 两个 阶段 ： 一 阶段 ， 二值 图像 扫描 取 得 的临 时连 通 域标 号 ， 阶 第 对 此 段 ， 有不 同的连通 域标 号属 于同一 目标 。因此 ， 会 将此 阶段 的像 素点 连通 域标 号 称为 待合 并连通 域标 号
第 ４ 期
罗 志 灶 ， 赢 武 ， ： 值 图 像 连 通 域 标 记 优化 算 法 周 等 二
。３ ‘ ５
标 号 的共 同连通域 标 号及 目标 属性 ， 于解 决 冲突标 号 的处理 ； 用 最后 ， 改进 等价 标号合 并 算法 ， 重新 排序 标 号 ， 得合 理 的 目标 标号 。 获
于 游程 的标记算 法＿ ＿ １ 。各算 法均 能准确 标记 目标连 通域 ， 主要 区别在 于 等价标 号 的 处理 。最 终 的 等 其 标 记要把 等价标 号标 记为 同一标号 。优 化算法 的 目的是 在正 确 解决 等 价标 记 和 冲突 标 记基 础上 ， 降低 算 法 的复 杂度 和提高 算法 的性能 。 像素 点扫描 法是 比较常用 的算 法 ， 特点是 直观 ， 其 数据 结构 简单 ， 于实 现 。二值 图像扫 描后 ， 易 ］ 会 有 大量 的冲突标 号 。通常 的做法 是对 二值 图像迭 代 扫 描 ， 以完 全 消除 等 价 标号 ［ ， ８ 算法 运 行 时 间不 稳 ］ 定 。算法 常用链表 结构 、 型结构或 堆栈结 构等 指针 型结构 存储 等价标 号［ ， 树 ７ 大量 的运行 时间消 耗在 递 ］ 归 调用和 指针传 递上 。 本文 针对像 素点 扫描法 的缺 陷 ， 出了改进像 素 点扫描 法 的算 法 。首先 ， 提 针对 常用 的存储 等价标 号 的链 表结构 的缺 点 ， 改用 顺序 存储结 构 以减 少单 个像 素 点 的内存 访 问次 数 ； 其二 ， 与 二值 图像 大小 相 用
有 速 度 快 ， 法 简单 ， 于 实 现 的 特点 ， 需 两 次 扫 描 ， 可 实 现 像 素 的 多 目标 标 记 。本 算 法 将 背 景 也 作 为 目标 加 以 标 算 易 仅 即 记 ， 两 步 扫 描 图像 和 临时 连 通 域 标 号矩 阵完 成 连 通 域 的标 记 和 合 并 ， 用 顺 序 存 储 结 构 存 储 和处 理 等 价 标 号 ， 法 速 分 采 算
２１ ０ ０年 ｌ 月 １ 第 １ ６卷第 ４期
安 庆 师范学 院学报 （ 自然科 学版 ）
Ｊｕｎ ｌ ｆ ｎ ｉ ｅ ｃｅｓＣ ｌ ｇ （ ａｕａ ｃｅ ｃ ｄｔ ｎ ｏ ｒａ ｏ ｑｎ Ｔ ａ ｈ ｒ ｏｌ ｅ Ｎ ｔｒｌ ｉｎｅＥ ｉ ） Ａ ｇ ｅ Ｓ ｉ ｏ
Ｎ ｖ．２ ０ ｏ ０１
存 相关 的 目标 的属性 ［ ， 如 目标 的面 积 即 目标 的像 素 点 的数 量 、 心 、 阶矩 等参 数 。连通 域 标 记法 ３例 ］ 重 二 是 计算机 视觉 和 目标 识别 的重要 步骤 ， 直接影 响 目标 识别 的准 确性 和速度 ［ 。 ４ ］
影 响连通 域标 记算法 的性能 主要有 两个 方面 ：） ａ 图像扫 描方 式及等 价连 通域标 号 冲突处理 的方法 ； ｂ 存储 连通 域信息 的数据 结构 。提 高连 通 域标 记 算 法 性能 也 着 眼 于这 两 方 面 ： ） 减少 图像 的扫描 次 数 ， 尽 可能减 少 回溯扫 描 ， 一次 扫描尽 可 能多地提 取连 通域 的信息 ； 设计 合 适 的数 据 结构 ， 可 能减 少 连通 尽 域 信息访 问 的时间 ， 提高算 法效率 。
１ 现 有 算 法 分 析
图像 的连通 域标 记算法 有多种 ， 根据 扫描 方法不 同可分 为像 素 扫 描 即点 标记 法［ 和 线段 扫 描 即线 ５
标 记法 。像素 点扫描 方式有 顺序 扫描法 、 归标记 法嘲 、 ］ 递 区域增 长法嗍 等 。线 段扫 描算 法 主要 有基
同的二维 数组存储 标号 ， 标记 每个像 素点 的连通 域标 号 ， 方便 后续 图像 处理 ； 三 ， 其 用一维 数组存 储 等价
收稿 日期 ：２ １ —０ —２ ００ ４ ６
＊
基金 项 目 ：福 建 省重 点 学 科 项 目（ 闽教 高［ ０ ６ ４ ２ ０ ］ ８号 ） 助 。 资 作 者 简 介 ：罗 志灶 ， ， 建 三 明 人 ， 男 福 闽江 学 院 电 子 系 讲 师 ， 士 ， 要 从 事 数 字 图像 和 嵌 入 式 系 统设 计与 开 发 。 硕 主
Ｖｏ ． ６ Ｎ ４ １ １ ｏ．
二值 图像 连通 域标记优 化算法
罗志 灶 ， 赢 武 ， 忠楷 周 郑
（ 闽江 学 院 电 子 系 ， 建 福 州 ３ ０ ０ ） 福 ５ １ ８
摘
要 ：在 分 析现 有 二 值 图 像像 素扫 描 连 通 域 标 记 算 法 的 基 础 上 ， 出 像 素 扫 描 连 通 域 标 记 优 化 算 法 。本 算 法 具 提