图像中连通域分析算法处理

1． 算法目的：

连通域分析算法的目的就是对二值图像进行分析，计算出在每帧图象上目标（这里是人）的位置。这里主要扩充了游程码的思想，将相互毗邻的值为“1”的像素点归结到同一个连通域中，不相互毗邻的点归结到不同的连通域中，并用矩形盒把所有的连通域包围起来，最后得出包围盒得左上、右下顶点坐标，连通域的面积、质心等特征值。

l 难点：

① 如何在求连通域过程中同时确定连通域的质心；

② 系统固有噪声，以及人所携带得小目标干扰可能会导致误识别，产生误差。这一点可以通过给连通域的面积设定阀值的方法在一定范围内校正。

l 缺点：

无法解决多个人粘连到一起的情况，这时，多个粘连的人会被划分到同一个连通域中，引起记数误差。该算法无法正确处理这种情况，初步准备在该算法之后用其他算法解决。

2．算法描述：

l 算法接口

① 输入：int data(int width,int height)；

② 输出：struct boxlist* arealist

l 数据结构

① 连通域链表arealist*

用来存储连通域分析处理好的，最终结果中的连通域包围盒。

struct box* arealist

② 当前扫描段链表boxlist*

用来存储正在处理的包围盒。

struct box{

int boxX1, boxY1 ; /*包围盒左上顶点的坐标*/

int boxX2,boxY2 ; /*包围盒右下顶点的坐标*/

int area ; /*该连通域的面积，即点数*/

float centerX,centerY ; /*质心的坐标*/

struct box* next ; /*指向链表的下一个节点*/

int flag ; /*处理标志*/

}boxlist* ;

③正在处理的行的扫描段链表seglist*

用来存储上一行、当前行的扫描段。

struct box{

int x, y ; /*包围盒左上顶点的坐标*/

struct box* box ; /*该段所属的box*/

}seglist*;

l 处理过程

① 从运动提取模块（唐华松负责）接收一幅数据帧data(int width,int height)；

② 从第一行开始自左向右逐位扫描该数据帧，直到找到包含有扫描段（连续为“1“的段）的行，用链表seglist*保存各扫描段seg*，并用链表boxlist*保存各扫描段的包围盒box*，设置各坐标，并记算连通域面积，令各seg->box=box; box->flag=0；如果找不到包含扫描段的行，则转至①；

③ 扫描下一行，将各扫描段装入seglist1*；

④ 对seglist1*中的每一个扫描段seg1*，判断它与seglist*中各扫描段的邻接情况：

⑴如果该扫描段seg1*与seglist*中的所有扫描段都没有邻接的关系，则将该扫描段的包围盒box1*插入到boxlist*中，并令seg1->box=box1，box1->flag=1；

⑵如果该扫描段seg1*与seglist*中的一个或多个扫描段有邻接关系，则先合并seglist*中这些有邻接关系的扫描段的包围盒，box->x1=min(有邻接的box->x1)，box->y1=min(有邻接的box->y1)，box->x2=max(有邻接的box->x2)， box->y2=max(有邻接的box->y2)；

然后，令seg1*->box=box，box->flag=1, box->x1=min(seg1->x1, box->x1)，box->x2=max(seg1->x2, box->x2)，box->y2= y；

⑶重复⑴、⑵的处理直到完成seglist1*的所有扫描段。

⑤ 释放seglist*各节点，然后，令seglist=seglist1；

⑥ 扫描boxlist*链表，对每一个节点box*，如果box->flag=0，则将该节点从boxlist*中移去，并插入到链表arealist*中（这里需要进一步考虑噪声滤波，初步考虑根据连通域的点数滤掉除人以外的其他干扰物体），为已经处理好的连通域；如果box->flag=1，则令box->flog=0。

⑦ 重复步骤③至⑥直到处理完当前帧的所有行。

⑧ 重复步骤①至⑦，处理下一帧图象。

l 算法实现

算法的实现过程见下图。






各函数功能及输入输出

1．Area.c文件

该文件是主要处理程序，处理对连通域的扫描合并，其主要函数如下：

（1） struct seg *getCurSegList(int data[height][width],int row)

功能：扫描一行象素点，找到象素点为1的点，并根据是否连续分成不同的SegList，然后用指针连接起来。

输入：将每帧图象的象素点值（0，1）用二维数组data存放，作为该函数的输入，并且将处理的当前行值row输入。

输出：返回指针，该指针是第row行的扫描得到的SegList链表表头。

（2） struct box *getArea(int data[height][width])

功能：针对每一行调用getCurSegList函数，得到每行连通的象素段SegList,然后针对

每个SegList判断它的前后左右是否有相联结的SegList，如果有则合并，然后

加入到一个boxlist的链表中，并对boxlist链表中的元素判断，如果没有相连

接段的则加入到arealist中。

输入：二维数组data（存放每帧象素点值）。

输出：返回指针，该指针是经处理得到的连通域的链表表头areaList。

2．GetAreaList.c文件：

该文件包括一个函数getAreaList,所示如下：

struct box *getAreaList(int data[height][width],int fno)

功能：对处理得到的连通域（数据类型为box）的某些参数赋值，比如帧号，标记位flag，

计算连通区域的质心位置（横坐标和纵坐标），并滤掉一些噪声干扰（如果连通区

域的面积小于AREAmin，则忽略掉）。

输入：二维数组data(存放每帧象素点值)，当前帧的帧号fno.

输出：处理完全的连通域链表表头areaList.