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java图像处理之倒角距离变换

2019年07月19日  | 移动技术网IT编程  | 我要评论

图像处理中的倒角距离变换(chamfer distance transform)在对象匹配识别中经常用到，算法基本上是基于3x3的窗口来生成每个像素的距离值，分为两步完成距离变换，第一步从左上角开始，从左向右、从上到下移动窗口扫描每个像素，检测在中心像素x的周围0、1、2、3四个像素，保存最小距离与位置作为结果，图示如下：

第二步从底向上、从右向左，对每个像素，检测相邻像素4、5、6、7保存最小距离与位置作为结果，如图示所：

完成这两步以后，得到的结果输出即为倒角距离变换的结果。完整的图像倒角距离变换代码实现可以分为如下几步：

1.对像素数组进行初始化，所有背景颜色像素点初始距离为无穷大，前景像素点距离为0

2.开始倒角距离变换中的第一步，并保存结果

3.基于第一步结果完成倒角距离变换中的第二步

4.根据距离变换结果显示所有不同灰度值，形成图像

最终结果显示如下(左边表示原图、右边表示cdt之后结果)

完整的二值图像倒角距离变换的源代码如下：

package com.gloomyfish.image.transform; 
 
import java.awt.color; 
import java.awt.image.bufferedimage; 
import java.util.arrays; 
 
import com.gloomyfish.filter.study.abstractbufferedimageop; 
 
public class cdtfilter extends abstractbufferedimageop { 
  private float[] dis; // nn-distances 
  private int[] pos; // nn-positions, 32 bit index 
  private color bakcgroundcolor; 
   
  public cdtfilter(color bgcolor) 
  { 
    this.bakcgroundcolor = bgcolor; 
  } 
 
  @override 
  public bufferedimage filter(bufferedimage src, bufferedimage dest) { 
    int width = src.getwidth(); 
    int height = src.getheight(); 
 
    if (dest == null) 
      dest = createcompatibledestimage(src, null); 
 
    int[] inpixels = new int[width * height]; 
    pos = new int[width * height]; 
    dis = new float[width * height]; 
    src.getrgb(0, 0, width, height, inpixels, 0, width); 
    // 随机生成距离变换点 
    int index = 0; 
    arrays.fill(dis, float.max_value); 
    int numoffc = 0; 
    for (int row = 0; row < height; row++) { 
      for (int col = 0; col < width; col++) { 
        index = row * width + col; 
        if (inpixels[index] != bakcgroundcolor.getrgb()) { 
          dis[index] = 0; 
          pos[index] = index; 
          numoffc++; 
        } 
      } 
    } 
    final float d1 = 1; 
    final float d2 = (float) math.sqrt(d1 * d1 + d1 * d1); 
    system.out.println(numoffc); 
    float nd, nd_tmp; 
    int i, in, cols, rows, nearestpixel; 
 
    // 1 2 3 
    // 0 i 4 
    // 7 6 5 
    // first pass: forward -> l->r, t-b 
    for (rows = 1; rows < height - 1; rows++) { 
      for (cols = 1; cols < width - 1; cols++) { 
        i = rows * width + cols; 
 
        nd = dis[i]; 
        nearestpixel = pos[i]; 
        if (nd != 0) { // skip background pixels 
          in = i; 
 
          in += -1; // 0 
          if ((nd_tmp = d1 + dis[in]) < nd) { 
            nd = nd_tmp; 
            nearestpixel = pos[in]; 
          } 
 
          in += -width; // 1 
          if ((nd_tmp = d2 + dis[in]) < nd) { 
            nd = nd_tmp; 
            nearestpixel = pos[in]; 
          } 
 
          in += +1; // 2 
          if ((nd_tmp = d1 + dis[in]) < nd) { 
            nd = nd_tmp; 
            nearestpixel = pos[in]; 
          } 
 
          in += +1; // 3 
          if ((nd_tmp = d2 + dis[in]) < nd) { 
            nd = nd_tmp; 
            nearestpixel = pos[in]; 
          } 
 
          dis[i] = nd; 
          pos[i] = nearestpixel; 
        } 
      } 
    } 
 
    // second pass: backwards -> r->l, b-t 
    // exactly same as first pass, just in the reverse direction 
    for (rows = height - 2; rows >= 1; rows--) { 
      for (cols = width - 2; cols >= 1; cols--) { 
        i = rows * width + cols; 
 
        nd = dis[i]; 
        nearestpixel = pos[i]; 
        if (nd != 0) { 
          in = i; 
 
          in += +1; // 4 
          if ((nd_tmp = d1 + dis[in]) < nd) { 
            nd = nd_tmp; 
            nearestpixel = pos[in]; 
          } 
 
          in += +width; // 5 
          if ((nd_tmp = d2 + dis[in]) < nd) { 
            nd = nd_tmp; 
            nearestpixel = pos[in]; 
          } 
 
          in += -1; // 6 
          if ((nd_tmp = d1 + dis[in]) < nd) { 
            nd = nd_tmp; 
            nearestpixel = pos[in]; 
          } 
 
          in += -1; // 7 
          if ((nd_tmp = d2 + dis[in]) < nd) { 
            nd = nd_tmp; 
            nearestpixel = pos[in]; 
          } 
 
          dis[i] = nd; 
          pos[i] = nearestpixel; 
 
        } 
      } 
    } 
 
    for (int row = 0; row < height; row++) { 
      for (int col = 0; col < width; col++) { 
        index = row * width + col; 
        if (float.max_value != dis[index]) { 
          int gray = clamp((int) (dis[index])); 
          inpixels[index] = (255 << 24) | (gray << 16) | (gray << 8) 
              | gray; 
        } 
      } 
    } 
    setrgb(dest, 0, 0, width, height, inpixels); 
    return dest; 
  } 
 
  private int clamp(int i) { 
    return i > 255 ? 255 : (i < 0 ? 0 : i); 
  } 
 
}

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持移动技术网。

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