专利名称：一种二维二值图像完全距离变换的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及图像处理领域，更具体的说，是涉及一种二维二值图像完全距离变换的方法及装置。
背景技术：
距离变换是对数字图像的一项重要的预处理操作，经距离变换后的数字图像具有良好的旋转、平移及比例不变性，因而它在图像处理技术各个领域中都起着重要作用。对二值图像进行距离变换是指把二值图像中的每一个像素的像素值变换成离其最近的背景像素与该像素的距离的过程。二值图像中的像素可分为背景像素(像素值为0)和目标像素(像素值为I)两类，而背景像素的距离变换值为零。
可以利用近似距离变换方法以及完全距离变换方法对二值图像进行距离变换，近似距离变换方法的基本思想是利用图像处理里常用到的一个近似模板运算，计算从图形外移动到图形内某点的最短距离，模板内标识的距离值通常是欧式距离的取整近似值，同时模板也不可能始终沿着边界轮廓的法向方向移动，因此这类方法一定是有误差，如城市街区距离、棋盘距离、倒角距离等。完全距离变换是求取每一个像素距离其最近的背景像素的精确欧式距离。传统方法分别计算每个像素与所有背景像素的距离，导致计算时间较长。综上，现有距离变换的方法具有如下缺点第一，近似方法存在误差而不适用于对精度要求严格的图像进行处理，如医学图像；第二，传统完全距离变换方法运行时间较长。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种二维二值图像完全距离变换的方法及装置，以克服现有技术中计算距离变换的方法存在误差而不适用于对精度要求严格的图像进行处理以及运算时间长的问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案一种二维二值图像完全距离变换的方法，所述二值图像的尺寸为mXn，包括预处理步骤，所述预处理步骤为确定第一函数或确定第二函数，所述第一函数用于确定第i行中距离任一像素最近的背景像素的位置，所述第二函数用于确定第j列中距离所述任一像素最近的背景像素的位置，其中，I < i < m，I < j < n，i与j均为整数，所述方法还包括利用所述第一函数分别在所述二值图像的每行中搜索距离所述任一像素最近的背景像素，或利用所述第二函数分别在所述二值图像的每列中搜索距离所述任一像素最近背景像素；从各个所述距离所述任一像素最近的背景像素中确定出与所述任一像素距离最近的第一背景像素，计算所述任一像素与所述第一背景像素的第一完全距离，并将所述第一完全距离作为所述任一像素的完全距离变换值。
优选地，所述任一像素位于所述二值图像的第x行，第y列，用(x，y)表示所述任一像素在二值图像中的位置，以(x，y)为分界点，将第X行分为左侧和右侧，将第y列分为上方和下方，所述确定第一函数具体包括确定用于计算所述二值图像第X行左侧距离所述任一像素(x，y)最近的背景像素所在列数的第一子函数，及用于计算所述二值图像第X行右侧距离所述任一像素(x，y)最近的背景像素所在列数的第二子函数，其中，I ^x^m,l^y^n；根据所述第一子函数及所述第二子函数，确定所述第一函数；所述确定第二函数具体包括确定用于计算所述二值图像第y列上方距离所述任一像素最近的背景像素所在行数的第三子函数，及用于计算所述二值图像第y列下方距离所述任一像素最近的背景像素所在行数的第四子函数； 根据所述第三子函数及所述第四子函数，确定所述第二函数。优选地，所述第一子函数具体为L[x，y]:
f VI(x, v) = 0L[X, v] = i；
I 3；-I] l(x, y)=l若I (x, y) =1 且 y=l,那么 L(x, y) =-Maxlable ；所述第二子函数具体为R[x，y]:
f yI(x, y) = 0R[x, J]= ,
p[x，y + l] /(X，y) = l若I (x, y) =1 且 y=n,那么 R[x, y] =Maxlable ；则根据所述第一子函数及所述第二子函数确定的所述第一函数具体为SZ[x，y]
一。C7r I fZ[W] 7 —取 J]〈取SZ[x, V]=彳,
[R[x,y] y-L[x,y]>R[x,y]-y所述第三子函数具体为T [x，y]:
f XI(x, v) = 0T[x )] = <；
…I /Tv-I, >>] /(v, V) = l若I U，I) =1 且 x=l,那么 T[x, y]=-Maxlable ；所述第四子函数具体为D [x, y]
\ XI(x, y) = 0￡)[x, >’] = j；
I办+1’ y] Hx, v) 二 I若I (x, y) =1 且 x=m,那么 D [x, y] =Maxlable ；则根据所述第三子函数及所述第四子函数确定的所述第二函数具体为ZS[x，y]
.oo11 J取)’]x-D[x,y]<T[x,y]-x _ZS[x, v] = I
[D[x,y] x-D[x,y}>T[x,}i]-x,其中，I (x，y)=l表示为目标像素，I (x，y)=0表示为背景像素，所述Maxlable为预设最大标记值。优选地，从各个距离所述任一像素最近的背景像素中确定出与所述任一像素距离最近的第一背景像素，计算所述任一像素与所述第一背景像素的第一完全距离具体包括
根据公式min{((y-SZ[x, y])2+(i_x)2) i = l，2，一，m}确定出与所述任一像素距离最近的第一背景像素；利用公式
权利要求
1.一种二维二值图像完全距离变换的方法，所述二值图像的尺寸为mXn，其特征在于，包括预处理步骤，所述预处理步骤为确定第一函数或确定第二函数，所述第一函数用于确定第i行中距离任一像素最近的背景像素的位置，所述第二函数用于确定第j列中距离所述任一像素最近的背景像素的位置，其中，I < i < m，I < j < n，i与j均为整数，所述方法还包括 利用所述第一函数分别在所述二值图像的每行中搜索距离所述任一像素最近的背景像素，或利用所述第二函数分别在所述二值图像的每列中搜索距离所述任一像素最近背景像素； 从各个所述距离所述任一像素最近的背景像素中确定出与所述任一像素距离最近的第一背景像素，计算所述任一像素与所述第一背景像素的第一完全距离，并将所述第一完全距离作为所述任一像素的完全距离变换值。
2.根据权利要求I所述方法，其特征在于，所述任一像素位于所述二值图像的第X行，第y列，用(x，y)表示所述任一像素在二值图像中的位置，以(x，y)为分界点，将第x行分为左侧和右侧，将第I列分为上方和下方，所述确定第一函数具体包括 确定用于计算所述二值图像第X行左侧距离所述任一像素(x，y)最近的背景像素所在列数的第一子函数，及用于计算所述二值图像第X行右侧距离所述任一像素(x，y)最近的背景像素所在列数的第二子函数，其中，I ^x^m,l^y^n； 根据所述第一子函数及所述第二子函数，确定所述第一函数； 所述确定第二函数具体包括 确定用于计算所述二值图像第y列上方距离所述任一像素最近的背景像素所在行数的第三子函数，及用于计算所述二值图像第y列下方距离所述任一像素最近的背景像素所在行数的第四子函数； 根据所述第三子函数及所述第四子函数，确定所述第二函数。
3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述第一子函数具体为L[x，y]
4.根据权利要求3所述方法，其特征在于，从各个距离所述任一像素最近的背景像素中确定出与所述任一像素距离最近的第一背景像素，计算所述任一像素与所述第一背景像素的第一完全距离具体包括 根据公式确定出与所述任一像素距离最近的第一背景像素；利用公式
5.根据权利要求4所述方法，其特征在于，所述任一像素的位置为(x，y)，所述方法还包括 计算 LR[x, y]； 在LR[x，y]不大于I的情况下，所述第一完全距离为LR[x，y]； 所述利用所述第一函数分别在所述二值图像的每行中搜索距离所述任一像素最近的背景像素是在LR[x，y]大于I的情况下执行的； 或，所述方法还包括 计算 TD [X，y]； 在TD[x，y]不大于I的情况下，所述第一完全距离为TD[x，y]； 所述利用所述第二函数分别在所述二值图像的每列中搜索距离所述任一像素最近背景像素时在TD[x，y]大于I的情况下执行的。
6.根据权利要求3所述方法，其特征在于，所述
7.根据权利要求I所述方法，其特征在于，在m>n的情况下，确定所述第二函数，并利用所述第二函数分别在所述二值图像的每列中搜索距离所述任一像素最近背景像素；在m〈n的情况下，确定所述第一函数，并利用所述第一函数分别在所述二值图像的每行中搜索距离所述任一像素最近的背景像素。
8.—种二维二值图像完全距离变换的装置，所述二值图像的尺寸为mXn，其特征在于，包括 确定模块，用于确定第一函数或第二函数，所述第一函数用于确定第i行中距离任一像素最近的背景像素的位置，所述第二函数用于确定第j列中距离所述任一像素最近的所述背景像素的位置，其中，I < i < m，I < j < n，i与j均为整数，所述装置还包括 搜索模块，用于利用所述第一函数分别在所述二值图像的每行中搜索距离所述任一像素最近的背景像素，或利用所述第二函数分别在所述二值图像的每列中搜索距离所述任一像素最近背景像素； 计算模块，用于从各个所述距离所述任一像素最近的背景像素中确定出与所述任一像素距离最近的第一背景像素，计算 所述任一像素与所述第一背景像素的第一完全距离，并将所述第一完全距离作为所述任一像素的完全距离变换值。
全文摘要
本发明实施例提供了一种二维二值图像完全距离变换的方法及装置，该方法包括确定第一函数或确定第二函数，利用所述第一函数分别在所述二值图像的每行中搜索距离所述任一像素最近的背景像素，或利用所述第二函数分别在所述二值图像的每列中搜索距离所述任一像素最近背景像素；从各个所述距离所述任一像素最近的背景像素中确定出与所述任一像素距离最近的第一背景像素，计算所述任一像素与所述第一背景像素的第一完全距离，并将所述第一完全距离作为所述任一像素的完全距离变换值。采用本发明实施例提供的方法可以快速精确的对图像进行完全距离变换。
文档编号G06T3/00GK102800046SQ20121020569
公开日2012年11月28日 申请日期2012年6月20日 优先权日2012年6月20日
发明者李均利, 魏平, 孙宇红 申请人:四川师范大学, 成都睿明医疗信息技术有限公司