轮廓追踪与C#实现

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原文:轮廓追踪与C#实现

轮廓追踪是图像处理中常见的方法，主要目的是追踪二值图像中目标物体的外轮廓，所得结果为单像素闭合轮廓。

流       程：

1. 确定种子点，即追踪的起始像素(如最左上方在轮廓上的像素点)；

2. 以相应的追踪规则搜索外部轮廓点。

追踪规则：以种子点为起点，按某以确定方向（如顺时针）寻找与当前轮廓点相邻（8邻域）的轮廓点（第一个相邻），再以 此点为当前轮廓点按照前述方法搜索，直到最后搜索到 的点与种子点相同为止。

注        意：搜索过程中，下一次搜索的起始方向，是上一次搜索到当前像素方向的逆时针45度方向（如果搜索方向是顺时针）。如当前像素在上个轮廓像素的右邻域，那么当前像素可以从其右上角方向搜索，因为这时其上邻域必不是轮廓像素。这样做可以减少算法的计算量。

追踪过程如图1所示：其中红色点表示种子点，黑色点表示轮廓点，蓝色点表示目标物体内部点,搜索方向是顺时针。

我的代码中dircection是搜索方向，定义如下：

int[,] direction = new int[8, 2] { { -1, 0 }, { -1, +1 }, { 0, +1 }, { +1, +1 }, { +1, 0 }, { +1, -1 }, { 0, -1 }, { -1, -1 } };

在代码中的abrect是一个矩形对象，指的是追踪目标所在矩形，这是我原来代码中要用的东西，和这个算法没有关系。

图1.追踪过程图示

C#实现：

unsafe protected void TraceContour(byte* imagedata, int wid, int hei)
{
int stride = (wid + 3) / 4 * 4;
int offset = stride - wid; List<Point> ContourPoints = new List<Point>(); bool bfindstartpoint = false;
int ss = 0;
byte* p = null;
for (int i = 0; i < hei; i++)
{
imagedata[i * stride] = 0;
imagedata[i * stride + wid - 1] = 0;
}
for (int i = 0; i < wid; i++)
{
imagedata[i] = 0;
imagedata[(hei - 1) * stride + i] = 0;
}
//寻找种子点
for (int i = 1; i < hei - 1; i++)
{
p = imagedata + i * stride;
for (int j = 1; j < wid - 1; j++)
{
if (p[j] == 255 && (p[j + 1] + p[j - 1] + p[j - stride] + p[j + stride] + p[j + stride - 1] + p[stride + j + 1] + p[j - stride - 1] + p[j - stride + 1] != 0))
{
bfindstartpoint = true;
ss = i * stride + j;
break;
}
}
if (bfindstartpoint)
{
break;
}
} //寻找种子点失败
if (!bfindstartpoint)
return ; //搜索方向
/*
* 7 0 1
* 6 + 2
* 5 4 3
*/
int begindirect = 0;//从0开始顺时针搜索
int kk = ss;
int k = 0;
int bb = 0;
bool bfindpoint = false;
Point pt = new Point(); while (bfindstartpoint)
{
bfindpoint = false;
k = begindirect;
while (!bfindpoint)
{
bb = kk;
kk += (stride * direction[k, 0] + direction[k, 1]);
int ih = kk / stride;
int iw = kk % stride;
//如果只有一点会死循环
//如果超出边界
if (ih == hei || iw == wid || kk < ss || (kk >= stride * hei))
{
k++;
kk = bb;
if (k == 8)
k = 0;
}
else if (imagedata[kk] == 255)
{
//还原到原坐标系
pt.X = iw + abrect.X;
pt.Y = ih + abrect.Y;
ContourPoints.Add(pt);
if (kk == ss)
bfindstartpoint = false;
begindirect = (k + 7) % 8;//逆时针旋转45度
bfindpoint = true;
}
else
{
kk = bb;
k++;
if (k == 8)
k = 0;
}
}
}
}