基于离散曲线演化的骨架剪枝方法技术

一种基于离散曲线演化的骨架剪枝方法，其步骤包括：　　　　（１）对二值图像Ⅰ作欧氏距离变换，求出图像的距离变换；　　　　（２）找出骨架Ｓ（Ⅰ）中任一骨架点ｓ↓［ｊ］的生成点Ｔａｎ（ｓ↓［ｊ］），其中骨架Ｓ（Ⅰ）为二值图像Ⅰ提取的骨架；　　　　（３）按照下述过程对图像二值图像Ⅰ进行处理，得到图像的轮廓分割Ｈ（Ⅰ）：　　　　（３．１）连接二值图像Ⅰ边缘上的所有象素，得到ｍ个多边形Ｐ↑［ｉ］，１≤ｉ≤ｍ，记Ｐ↑［ｉ］的顶点个数为ｎ↓［ｉ］，顶点的集合为｛ｖ↓［１］↑［ｉ］，ｖ↓［２］↑［ｉ］…，ｖ↓［ｎ↓［ｉ］］↑［ｉ］｝，边的集合为｛ｃ↓［１］↑［ｉ］，ｃ↓［２］↑［ｉ］…，ｃ↓［ｎ↓［ｉ］］↑［ｉ］｝；　　　　（３．２）以多边形Ｐ↑［ｉ］的顶点ｖ↓［ｋ］↑［ｉ］，１≤ｋ≤ｎ↓［ｉ］，以及以顶点ｖ↓［ｋ］↑［ｉ］为公共端点的两边ｃ↓［ｋ－１］↑［ｉ］和ｃ↓［ｋ］↑［ｉ］组成一个拱，用下式计算每个拱的重要性度量值Ｋ（ｃ↓［ｋ－１］↑［ｉ］，ｃ↓［ｋ］↑［ｉ］）：　　　　＊＊＊　　　　其中β（ｃ↓［ｋ－１］↑［ｉ］，ｃ↓［ｋ］↑［ｉ］）是ｃ↓［ｋ－１］↑［ｉ］和ｃ↓［ｋ］↑［ｉ］之间的拐角，即ｃ↓［ｋ－１］↑［ｉ］和ｃ↓［ｋ］↑［ｉ］所成的角度，ｌ（ｃ↓［ｋ－１］↑［ｉ］）和ｌ（ｃ↓［ｋ］↑［ｉ］）分别是用多边形Ｐ↓［ｉ］的周长归一化后的ｃ↓［ｋ－１］↑［ｉ］和ｃ↓［ｋ］↑［ｉ］的长度；删除Ｋ（ｃ↓［ｉ－１］↑［ｋ］，ｃ↓［ｉ］↑［ｋ］）值最小的顶点ｖ↓［ｋ］↑［ｉ］，并连接与ｖ↓［ｋ］↑［ｉ］相邻的两个顶点ｖ↓［ｋ－１］↑［ｉ］和ｖ↓［ｋ＋１］↑［ｉ］形成新边，得到多边形Ｐ↓［１］↑［ｉ］；　　　　（３．３）计算Ｐ↓［１］↑［ｉ］与Ｐ↑［ｉ］之间的平均距离Ｄ↓［ａｖ］（Ｐ↓［１］↑［ｉ］），Ｄ↓［ａｖ］（Ｐ↓［ｋ］↑［ｉ］）定义为Ｐ↑［ｉ］上点与其对应在Ｐ↓［ｋ］↑［ｉ］上的边的平均距离；若Ｄ↓［ａｖ］（Ｐ↓［１］↑［ｉ］）≤Ｔ↓［１］，Ｔ↓［１］为阈值，重复步骤（３．２），否则进入步骤（４）；　　　　（３．４）设Ｐ↓［ｋ］↑［ｉ］的所有凸顶点为｛ｔｖ↓［１］↑［ｉｋ］，ｔｖ↓［２］↑［ｉｋ］，…，ｔｖ↓［ｍ↓［ｉｋ］］↑［ｉｋ］｝，ｍ↓［ｉｋ］为Ｐ↓［ｋ］↑［ｉ］中凸顶点个数；对ｔｖ↓［ｔ］↑［ｉｋ］∈｛ｔｖ↓［１］↑［ｋ］，ｔｖ↓［２］↑［ｋ］，…，ｔｖ↓［ｍ↓［ｉｋ］］↑［ｋ］｝，连接ｔｖ↓［ｔ］↑［ｉｋ］到所有凹顶点，并求连线在图像内部的连线的距离的最小值Ｄ↓［ｌ］（ｔｖ↓［ｔ］↑［ｉｋ］）；对Ｄ↓［ｌ］（ｔｖ↓［ｔ］↑［ｉｋ］）与Ｔ↓［２］进行比较，如果Ｄ↓［ｌ］（ｔｖ↓［ｔ］↑［ｉｋ］）＜Ｔ↓［２］，Ｔ↓［２］为阈值，则在Ｐ↓［ｋ］↑［ｉ］中删除ｔｖ↓［ｔ］↑［ｉｋ］，并连接与ｔｖ↓［ｔ］↑［ｉｋ］相邻的两个凸顶点ｔｖ↓［ｔ－１］↑［ｉｋ］和ｔｖ↓［ｔ＋１］↑［ｉｋ］，否则，保留该凸顶点；删除所有满足上述条件的凸顶点，得到新的多边形Ｐ↓［ｋ＋１］↑［ｉ］；　　　　（３．５）设Ｐ↓［ｋ＋１］↑［ｉ］的所有凸顶点为｛ｕ↓［１］↑［ｉ］，ｕ↓［２］↑［ｉ］，…，ｕ↓［ｎ↓［ｉ］］′↑［ｉ］｝，ｎ↓［ｉ］′是Ｐ↓［ｋ＋１］↑［ｉ］上的凸顶点个数；则Ｐ↑［ｉ］可被Ｐ↓［ｋ＋１］↑［ｉ］的凸顶点集分割成ｎ↓［ｉ］′段子弧Ｈ（Ｐ↑［ｉ］）＝｛［ｕ↓［１］↑［ｉ］，ｕ↓［２］↑［ｉ］］，［ｕ↓［２］↑［ｉ］，ｕ↓［３］↑［ｉ］］，…，［ｕ↓［ｎ↓［ｉ］′－１］↑［ｉ］，ｕ↓［ｎ↓［ｉ］′］↑［ｉ］］，［ｕ↓［ｎ↓［ｉ］′］↑［ｉ］，ｕ↓［１］↑［ｉ］］｝，二值图像Ⅰ的轮廓分割Ｈ（Ⅰ）为：Ｈ（Ⅰ）＝｛Ｈ（Ｐ↑［ｉ］），１≤ｉ≤ｍ｝；　　　　（４）如果骨架Ｓ（Ⅰ）中的某一骨架点ｓ↓［ｊ］的生成点Ｔａｎ（ｓ↓［ｊ］）在二值图像Ⅰ的某一轮廓分割上，则将该骨架点ｓ↓［ｊ］删除；遍历所有骨架点，删除生成点在同一轮廓分割上的骨架点，得到剪枝后的骨架Ｓ′（Ⅰ）。

【技术实现步骤摘要】

【技术保护点】
一种基于离散曲线演化的骨架剪枝方法，其步骤包括：（１）对二值图像Ⅰ作欧氏距离变换，求出图像的距离变换；（２）找出骨架Ｓ（Ⅰ）中任一骨架点ｓ↓［ｊ］的生成点Ｔａｎ（ｓ↓［ｊ］），其中骨架Ｓ（Ⅰ）为二值图像Ⅰ提取的骨架；（３）按照下述过程对图像二值图像Ⅰ进行处理，得到图像的轮廓分割Ｈ（Ⅰ）：（３．１）连接二值图像Ⅰ边缘上的所有象素，得到ｍ个多边形Ｐ↑［ｉ］，１≤ｉ≤ｍ，记Ｐ↑［ｉ］的顶点个数为ｎ↓［ｉ］，顶点的集合为｛ｖ↓［１］↑［ｉ］，ｖ↓［２］↑［ｉ］…，ｖ↓［ｎ↓［ｉ］］↑［ｉ］｝，边的集合为｛ｃ↓［１］↑［ｉ］，ｃ↓［２］↑［ｉ］…，ｃ↓［ｎ↓［ｉ］］↑［ｉ］｝；（３．２）以多边形Ｐ↑［ｉ］的顶点ｖ↓［ｋ］↑［ｉ］，１≤ｋ≤ｎ↓［ｉ］，以及以顶点ｖ↓［ｋ］↑［ｉ］为公共端点的两边ｃ↓［ｋ－１］↑［ｉ］和ｃ↓［ｋ］↑［ｉ］组成一个拱，用下式计算每个拱的重要性度量值Ｋ（ｃ↓［ｋ－１］↑［ｉ］，ｃ↓［ｋ］↑［ｉ］）：＊＊＊其中β（ｃ↓［ｋ－１］↑［ｉ］，ｃ↓［ｋ］↑［ｉ］）是ｃ↓［ｋ－１］↑［ｉ］和ｃ↓［ｋ］↑［ｉ］之间的拐角，即ｃ↓［ｋ－１］↑［ｉ］和ｃ↓［ｋ］↑［ｉ］所成的角度，ｌ（ｃ↓［ｋ－１］↑［ｉ］）和ｌ（ｃ↓［ｋ］↑［ｉ］）分别是用多边形Ｐ↓［ｉ］的周长归一化后的ｃ↓［ｋ－１］↑［ｉ］和ｃ↓［ｋ］↑［ｉ］的长度；删除Ｋ（ｃ↓［ｉ－１］↑［ｋ］，ｃ↓［ｉ］↑［ｋ］）值最小的顶点ｖ↓［ｋ］↑［ｉ］，并连接与ｖ↓［ｋ］↑［ｉ］相邻的两个顶点ｖ↓［ｋ－１］↑［ｉ］和ｖ↓［ｋ＋１］↑［ｉ］形成新边，得到多边形Ｐ↓［１］↑［ｉ］；（３．３）计算Ｐ↓［１］↑［ｉ］与Ｐ↑［ｉ］之间的平均距离Ｄ↓［ａｖ］（Ｐ↓［１］↑［ｉ］），Ｄ↓［ａｖ］（Ｐ↓［ｋ］↑［ｉ］）定义为Ｐ↑［ｉ］上点与其对应在Ｐ↓［ｋ］↑［ｉ］上的边的平均距离；若Ｄ↓［ａｖ］（Ｐ↓［１］↑［ｉ］）≤Ｔ↓［１］，Ｔ↓［１］为阈值，重复步骤（３．２），否则进入步骤（４）；（３．４）设Ｐ↓［ｋ］↑［ｉ］的所有凸顶点为｛ｔｖ↓［１］↑［ｉｋ］，ｔｖ↓［２］↑［ｉｋ］，…，ｔｖ↓［ｍ↓［ｉｋ］］↑［ｉｋ］｝，ｍ↓［ｉｋ］为Ｐ↓［ｋ］↑［ｉ］中凸顶点个数；对ｔｖ↓［ｔ］↑［ｉｋ］∈｛ｔｖ↓［１］↑［ｋ］，ｔｖ↓［２］↑［ｋ］，…，ｔｖ↓［ｍ↓［ｉｋ］］↑［ｋ］｝，连接ｔｖ↓［ｔ］↑［ｉｋ］到所有凹顶点，并求连线在图像内部的连线的距离的最小值Ｄ↓［ｌ］（ｔｖ↓［ｔ］↑［ｉｋ］）；对Ｄ↓［ｌ］（ｔｖ↓［ｔ］↑［ｉｋ］）与Ｔ↓［２］进行比较，如果Ｄ↓［ｌ］（ｔｖ↓［ｔ］↑［ｉｋ］）＜Ｔ↓［２］，Ｔ↓［２］为阈值，则在Ｐ↓［ｋ］↑［ｉ］中删除ｔｖ↓［ｔ］↑［ｉｋ］，并连接与ｔｖ↓［ｔ］↑［ｉｋ］相邻的两个凸顶点ｔｖ↓［ｔ－１］↑［ｉｋ］和ｔｖ↓［ｔ＋１］↑［ｉｋ］，否则，保留该凸顶点；删除所有满足上述条件的凸顶点，得到新的多边形Ｐ↓［ｋ＋１］↑［ｉ］；（３．５）设Ｐ↓［ｋ＋１］↑［ｉ］的所有凸顶点为｛ｕ↓［１］↑［ｉ］，ｕ↓［２］↑［ｉ］，…，ｕ↓［ｎ↓［ｉ］］′↑［ｉ］｝，ｎ↓［ｉ］′是Ｐ↓［ｋ＋１］↑［ｉ］上的凸顶点个数；则Ｐ↑［ｉ］可被Ｐ↓［ｋ＋１］↑［ｉ］的凸顶点集分割成ｎ↓［ｉ］′段子弧Ｈ（Ｐ↑［ｉ］）＝｛［ｕ↓［１］↑［ｉ］，ｕ↓［２］↑［ｉ］］，［ｕ↓［２］↑［ｉ］，ｕ↓［３］↑［ｉ］］，…，［ｕ↓［ｎ↓［ｉ］′－１］↑［ｉ］，ｕ↓［ｎ↓［ｉ］′］↑［ｉ］］，［ｕ↓［ｎ↓［ｉ］′］↑［ｉ］，ｕ↓［１］↑［ｉ］］｝，二值图像Ⅰ的轮廓分割Ｈ（Ⅰ）为：Ｈ（Ⅰ）＝｛Ｈ（Ｐ↑［ｉ］），１≤ｉ≤ｍ｝；（４）如果骨架Ｓ（Ⅰ）中的某一骨架点ｓ↓［ｊ］的生成点Ｔａｎ（ｓ↓［ｊ］）在二值图像Ⅰ的某一轮廓分割上，则将该骨架点ｓ↓［ｊ］删除；遍历所有骨架点，删除生成点在同一轮廓分割上的骨架点，得到剪枝后的骨架Ｓ′（Ⅰ）。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文予，白翔，李劝男，刘海容，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：83