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java图像处理之倒角距离变换

2018-01-19 10:53 267 查看

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脚本之家。

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标签：  java 倒角距离 变换
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