連通區(qū)域標(biāo)記方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種連通區(qū)域標(biāo)記方法。
【背景技術(shù)】
[0002]二值圖像連通區(qū)域標(biāo)記是指對(duì)圖像中不同連通區(qū)域中的像素設(shè)置唯一的標(biāo)號(hào)，是計(jì)算機(jī)視覺(jué)、模式識(shí)別和圖像處理等領(lǐng)域中眾多算法的基礎(chǔ)?；贑PU來(lái)實(shí)現(xiàn)的連通區(qū)域標(biāo)記算法有很多，這些算法在運(yùn)行都需要在內(nèi)存中緩存整幅圖像的數(shù)據(jù)，并且要求能夠隨機(jī)讀取圖像數(shù)據(jù)，以及能在內(nèi)存中緩存臨時(shí)計(jì)算數(shù)據(jù)。最終識(shí)別完一幅圖像中的連通區(qū)域所需的運(yùn)算時(shí)間會(huì)和圖像中連通區(qū)域的數(shù)量有關(guān)，連通區(qū)域個(gè)數(shù)越多，識(shí)別完一幅圖像所需的時(shí)間越長(zhǎng)。
[0003]在一些需要高速高實(shí)時(shí)性的圖像處理應(yīng)用場(chǎng)合，由于使用CPU進(jìn)行圖像處理的實(shí)時(shí)性達(dá)不到要求，往往會(huì)采用FPGA來(lái)進(jìn)行高實(shí)時(shí)性的圖像處理。例如應(yīng)用在色選機(jī)中的圖像處理運(yùn)算對(duì)實(shí)時(shí)性的要求就很高，在色選機(jī)里，從物料被攝像頭捕捉到被執(zhí)行機(jī)構(gòu)分選之間的時(shí)間很短，在這很短的時(shí)間內(nèi)圖像處理算法必須完成對(duì)眾多物料目標(biāo)的識(shí)別和判斷，而對(duì)每個(gè)物料目標(biāo)進(jìn)行處理的延時(shí)也都必須是固定的。CPU的運(yùn)算是串行的，并且運(yùn)算延時(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)精確固定，因此無(wú)法勝任這種多目標(biāo)并行運(yùn)算且需要計(jì)算延時(shí)精確固定的場(chǎng)合。而FPGA則可以發(fā)揮其并行數(shù)據(jù)處理的優(yōu)勢(shì)，達(dá)到上述固定延時(shí)高實(shí)時(shí)性圖像處理的要求。
[0004]CPU和FPGA在數(shù)據(jù)處理的方式上有著本質(zhì)的不同，CPU是串行指令流處理，F(xiàn)PGA是并行數(shù)據(jù)流處理，因此原來(lái)適合CPU的一些算法并不能完全適合FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)，連通區(qū)域標(biāo)記算法也是如此。上述的基于CPU的連通區(qū)域標(biāo)記算法需要大量的數(shù)據(jù)緩存，這在FPGA系統(tǒng)中就很難實(shí)現(xiàn)，就算實(shí)現(xiàn)了，這樣的串行算法實(shí)時(shí)性也達(dá)不到要求。因此要在FPGA系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)固定延時(shí)的高實(shí)時(shí)性連通區(qū)標(biāo)記，就必須根據(jù)FPGA的特點(diǎn)來(lái)重新設(shè)計(jì)算法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種處理速度快、延遲小、可靠性高的連通區(qū)域標(biāo)記方法。
[0006]為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種連通區(qū)域標(biāo)記方法，包括如下步驟:(A)對(duì)原始二值化圖像進(jìn)行處理得到僅保留邊緣且邊緣平滑的預(yù)處理圖像；(B)對(duì)預(yù)處理圖像按順序進(jìn)行逐點(diǎn)掃描，若該點(diǎn)為白點(diǎn)則繼續(xù)掃描下一個(gè)點(diǎn)，若該點(diǎn)為黑點(diǎn)，判斷該黑點(diǎn)Pi是否被標(biāo)記:若黑點(diǎn)Pi未被標(biāo)記，判斷黑點(diǎn)Pi是否被掃描，若黑點(diǎn)Pi未被掃描，執(zhí)行步驟C，若黑點(diǎn)pi被掃描過(guò)，直接執(zhí)行步驟F ;若黑點(diǎn)pi是已標(biāo)記左端點(diǎn)，執(zhí)行步驟D ;若黑點(diǎn)pi是已標(biāo)記右端點(diǎn)，執(zhí)行步驟E ;(C)從黑點(diǎn)pi的左下角黑點(diǎn)向左掃描，并將掃描到的最左邊的黑點(diǎn)標(biāo)記為左端點(diǎn)；再?gòu)暮邳c(diǎn)pl向右掃描直到最右邊黑點(diǎn)p2，從黑點(diǎn)p2的右下角黑點(diǎn)向右掃描，并將掃描到的最右邊的黑點(diǎn)標(biāo)記為右端點(diǎn)，然后執(zhí)行步驟F;(D)尋找黑點(diǎn)pl在下一行與之相鄰的黑點(diǎn)的位置:若下一行的黑點(diǎn)位于黑點(diǎn)pl的右下，則繼續(xù)從該右下點(diǎn)向右掃描，并將掃描到的最右邊的黑點(diǎn)標(biāo)記為左端點(diǎn)；若下一行的黑點(diǎn)位于黑點(diǎn)Pl的正下，則將該正下點(diǎn)標(biāo)記為左端點(diǎn)；若下一行的黑點(diǎn)位于黑點(diǎn)pl的左下，則繼續(xù)從該左下點(diǎn)向左掃描，并將掃描到的最左邊的黑點(diǎn)標(biāo)記為左端點(diǎn)；標(biāo)記之后執(zhí)行步驟F;(E)尋找黑點(diǎn)pl在下一行與之相鄰的黑點(diǎn)的位置:若下一行的黑點(diǎn)位于黑點(diǎn)pl的右下，則繼續(xù)從該右下點(diǎn)向右掃描，并將掃描到的最右邊的黑點(diǎn)標(biāo)記為右端點(diǎn)；若下一行的黑點(diǎn)位于黑點(diǎn)Pl的正下，則將該正下點(diǎn)標(biāo)記為右端點(diǎn)；若下一行的黑點(diǎn)位于黑點(diǎn)pl的左下，判斷該左下點(diǎn)是否屬于該連通區(qū)域，如果是，則執(zhí)行步驟G;如果不是，則繼續(xù)從該左下點(diǎn)向左掃描，并將掃描到的最左邊的黑點(diǎn)標(biāo)記為右端點(diǎn)；標(biāo)記之后執(zhí)行步驟F;(F)黑點(diǎn)pl處理完畢，重復(fù)步驟B，按照順序判斷黑點(diǎn)Pl下一個(gè)點(diǎn)是否被標(biāo)記；(G)該連通區(qū)域的所有左、右端點(diǎn)標(biāo)記完畢。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明存在以下技術(shù)效果:僅采用一片低端的FPGA即可實(shí)現(xiàn)，無(wú)需外接任何存儲(chǔ)器；只需對(duì)圖像掃描一遍就可以完成所有連通區(qū)域的識(shí)別，延時(shí)固定且很?。煌ㄟ^(guò)左右端點(diǎn)這種標(biāo)記方法，可以在后續(xù)的處理中方便的統(tǒng)計(jì)連通區(qū)域的面積、周長(zhǎng)、外切矩形中心點(diǎn)等信息；能夠?qū)μ厥庑螤畹倪B通區(qū)域進(jìn)行識(shí)別，可靠性高。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1是本發(fā)明的流程示意圖；
[0009]圖2a_2d是處理過(guò)程不意圖；
[0010]圖3a、3b分別是U型、η型連通區(qū)域的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合圖1至圖3，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)敘述。
[0012]參閱圖1，一種連通區(qū)域標(biāo)記方法，包括如下步驟:(Α)對(duì)原始二值化圖像進(jìn)行處理得到僅保留邊緣且邊緣平滑的預(yù)處理圖像；(Β)對(duì)預(yù)處理圖像按順序進(jìn)行逐點(diǎn)掃描，若該點(diǎn)為白點(diǎn)則繼續(xù)掃描下一個(gè)點(diǎn)，若該點(diǎn)為黑點(diǎn)，判斷該黑點(diǎn)Pl是否被標(biāo)記:若黑點(diǎn)pl未被標(biāo)記，判斷黑點(diǎn)pl是否被掃描，若黑點(diǎn)pl未被掃描，執(zhí)行步驟C，若黑點(diǎn)pl被掃描過(guò)，直接執(zhí)行步驟F ;若黑點(diǎn)pl是已標(biāo)記左端點(diǎn)，執(zhí)行步驟D ;若黑點(diǎn)pl是已標(biāo)記右端點(diǎn)，執(zhí)行步驟E ;(C)從黑點(diǎn)pl的左下角黑點(diǎn)向左掃描，并將掃描到的最左邊的黑點(diǎn)標(biāo)記為左端點(diǎn)；再?gòu)暮邳c(diǎn)Pl向右掃描直到最右邊黑點(diǎn)p2，從黑點(diǎn)p2的右下角黑點(diǎn)向右掃描，并將掃描到的最右邊的黑點(diǎn)標(biāo)記為右端點(diǎn)，然后執(zhí)行步驟F ;(D)尋找黑點(diǎn)pl在下一行與之相鄰的黑點(diǎn)的位置:若下一行的黑點(diǎn)位于黑點(diǎn)Pl的右下，則繼續(xù)從該右下點(diǎn)向右掃描，并將掃描到的最右邊的黑點(diǎn)標(biāo)記為左端點(diǎn)；若下一行的黑點(diǎn)位于黑點(diǎn)pl的正下，則將該正下點(diǎn)標(biāo)記為左端點(diǎn)；若下一行的黑點(diǎn)位于黑點(diǎn)Pl的左下，則繼續(xù)從該左下點(diǎn)向左掃描，并將掃描到的最左邊的黑點(diǎn)標(biāo)記為左端點(diǎn)；標(biāo)記之后執(zhí)行步驟F ;(E)尋找黑點(diǎn)pl在下一行與之相鄰的黑點(diǎn)的位置:若下一行的黑點(diǎn)位于黑點(diǎn)Pl的右下，則繼續(xù)從該右下點(diǎn)向右掃描，并將掃描到的最右邊的黑點(diǎn)標(biāo)記為右端點(diǎn)；若下一行的黑點(diǎn)位于黑點(diǎn)pl的正下，則將該正下點(diǎn)標(biāo)記為右端點(diǎn)；若下一行的黑點(diǎn)位于黑點(diǎn)Pl的左下，判斷該左下點(diǎn)是否屬于該連通區(qū)域，如果是，則執(zhí)行步驟G;如果不是，則繼續(xù)從該左下點(diǎn)向左掃描，并將掃描到的最左邊的黑點(diǎn)標(biāo)記為右端點(diǎn)；標(biāo)記之后執(zhí)行步驟F ; (F)黑點(diǎn)pl處理完畢，重復(fù)步驟B，按照順序判斷黑點(diǎn)pl下一個(gè)點(diǎn)是否被標(biāo)記(G)該連通區(qū)域的所有左、右端點(diǎn)標(biāo)記完畢。通過(guò)上述步驟，可以很方便的將連通區(qū)域識(shí)別，處理速度快，延時(shí)小，采用低端的FPGA芯片就可以實(shí)現(xiàn)。
[0013]邊緣平滑處理有很多種算法可以實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明中優(yōu)選地，所述的步驟A中，包括如下步驟:(A1)原始二值化圖像進(jìn)行開(kāi)運(yùn)算和閉運(yùn)算處理，得到邊緣平滑的二值化圖像；(A2)對(duì)步驟A1獲得的圖像進(jìn)行取邊緣處理，即得到所述的預(yù)處理圖像。腐蝕是一種消除邊界點(diǎn)，使邊界向內(nèi)部收縮的過(guò)程，可以用來(lái)消除小且無(wú)意義的物