基于一维级联快速膨胀与腐蚀算法

OpenCV学堂

发布于 2018-04-04 11:13:22

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发布于 2018-04-04 11:13:22

一：基本原理

膨胀与腐蚀是图像形态学两个基本操作之一，传统的代码实现都是基于二维窗口卷积模式，对于正常的3x3窗口要八次与运算，而基于一维级联方式先X方向后Y方向只需要4次与运算即可。对于结构元素比较大的矩形来说，我们还可以通过连续的3x3的级联腐蚀或者膨胀来替代，假设对于11x11窗口大小腐蚀来说，正常的计算需要120次的与操作，而通过一维级联腐蚀只需要在X方向10次与操作，Y方向10次与操作，总计2x10=20次与操作即可实现。这样就极大的提高了二值图像腐蚀与膨胀的计算效率。图示如下：

二：代码实现(Java语言实现)

基于一维级联快速腐蚀算法代码实现：

@Overridepublic void process(int width, int height) {    int size = width*height;    byte[] output = new byte[size];    System.arraycopy(data, 0, output, 0, size);    // X Direction    int xr = radius/2;    byte c = (byte)0;    int offset = 0;    for(int row=0; row<height; row++) {        for(int col=0; col<width; col++) {            c = data[row*width+col];            if((c&0xff) == 0)continue;            for(int x=-xr; x<=xr; x++) {                if(x==0)continue;                offset = x + col;                if(offset < 0) {                    offset = 0;                }                if(offset >= width) {                    offset = width - 1;                }                c &=data[row*width+offset];            }            if(c == 0){                output[row*width+col] = (byte)0;            }        }    }    System.arraycopy(output, 0, data, 0, size);    // Y Direction    int yr = radius/2;    c = 0;    offset = 0;    for(int col=0; col<width; col++) {        for(int row=0; row<height; row++) {            c = data[row*width+col];            if((c&0xff) == 0)continue;            for(int y=-yr; y<=yr; y++) {                if(y == 0)continue;                offset = y + row;                if(offset < 0) {                    offset = 0;                }                if(offset >= height) {                    offset = height - 1;                }                c &=data[offset*width+col];            }            if(c == 0){                output[row*width+col] = (byte)0;            }        }    }    System.arraycopy(output, 0, data, 0, size);}

基于传统卷积腐蚀算法代码实现：

@Overridepublic void process(int width, int height) {    int size = width*height;    byte[] output = new byte[size];    IntIntegralImage grayii = new IntIntegralImage();    grayii.setImage(data);    grayii.process(width, height);    int yr = radius/2;    int xr = radius/2;    System.arraycopy(data, 0, output, 0, size);    byte c = 0;    int nx=0, ny=0;    for(int row=0; row<height; row++) {        for(int col=0; col<width; col++) {            c = data[row*width+col];            if(c == 0)continue;            for(int y=-yr; y<=yr; y++) {                ny = y + row;                if(ny < 0 || ny >= height){                    ny = 0;                }                for(int x=-xr; x<=xr; x++) {                    nx = x+col;                    if(nx < 0 || nx >= width) {                        nx = 0;                    }                    c &= data[ny*width+nx]&0xff;                }            }            if(c == 0) {                output[row*width+col] = (byte)0;            }        }    }    System.arraycopy(output, 0, data, 0, size);}