数字图像处理（九）——Matlab实现近似多边形的提取与求形状数

实验内容

计算以上边界的阶数为20的形状数及其相应的近似多边形。

实验原理

形状数是一种基于链码的，反映边界形状的描述子。形状数定义为具有最小值的一阶差分码，其值限定了可能的不同形状数目。
对链码来说，有两种基本的链码表示方法：
可以按照各个方向的数字来确定相应的图像边界的方向，从而构成图像，对于每相邻的两个方向之间的差则构成了一阶差分码，一阶差分码的最小值即形状数。

过程分析

首先先对图像进行二值化处理，得到只有0和1的图像矩阵，然后还需对图像进行相应的小处理，使图像只有轮廓是白色，其余背景部分均为黑色。得到图像如图所示：

然后对图像的每一行进行扫描，找出图像中每一行白色区域的临界端点，然后将两个端点之间的中间区域填充为白色，得到图像如下图所示：

接着调用bwperim函数对得到的二值图像进行轮廓提取：

然后对得到的轮廓图像进行重采样操作，即完整的图像轮廓分散到距离相同的点位处，采样间隔为20个像素点，得到重采样后的图像如下：

最后找出一个起始点进行链码搜索操作，从0方向开始搜索重采样后的图像，并将搜索到的点置0，这样可以防止搜索死循环，且做差后即可得到链码搜索后的图像。最终将各个点存入到矩阵当中并进行连线，得到的近似多边形如下图所示：

求得的链码为：
对其做差即可求得一阶差分，求具有最小值的一阶差分链码即为形状数。

实验代码如下：

clear all
clc
t1=imread('9.png');
t1=im2bw(t1);%图像二值化
t=t1;
%图像边缘有白边，将其过滤掉
t(:,1)=0;
t(144:145,:)=0;
figure;
imshow(t),title('原图');
[m,n]=size(t);%获取图像大小
%%
%按每一行来进行扫描，找出图像每一行白色区域的临界端点，并将中间区域填充为白色
for i=1:m
    lie=t(i,:);
    x1=0;x2=n;
    zong=sum(lie);
    if zong~=0
        for j=1:n
            if lie(j)==1
                x1=j;
                break
            end
        end
        lie=flip(lie);
        for j=1:n
            if lie(j)==1
                x2=n-j+1;
                break
            end
        end
   
    for k=x1+1:x2-1
        t(i,k)=1;      %将中间区域填充为白色
    end
    end
end
figure;
imshow(t),title('填充区域');
t=bwperim(t,8);%对二值图像进行轮廓提取
figure;
imshow(t),title('轮廓提取');
%%
%重采样
t1=t;
t2=zeros(m,n);
for i=1:m
    for j=1:n
        if t(i,j)==1
            if round(j/20)==0
                t2(20*round(i/20),20*(round(j/20)+1))=1;
            else
                t2(20*round(i/20),20*round(j/20))=1;
            end
        end
    end
end
figure,imshow(t2),title('重取样后');
%%
qidian=[0 0];%保存起点
lianma=[];%保存链码
duandian=zeros(20,2);%保存端点
k=0;
t=t2;

%找出一个起点进行链码搜索
for i=1:m
    for j=1:n
        if t(i,j)==1
            qidian=[i j];
            qidian
            break;
        end
    end
end

x=qidian(1);
y=qidian(2)+1;

while (x~=qidian(1)||y~=qidian(2)) && k<21
k=k+1;
if k==1
    y=y-1;
end

if y+20<=n
    if t(x,y+20)==1
        lianma(k)=0;
        duandian(k,1)=x;
        duandian(k,2)=y;
        t(x,y)=0;
        y=y+20;
        continue;
    end
end

if x-20>0&&y+20<=n
    if t(x-20,y+20)==1
        lianma(k)=1;
        duandian(k,1)=x;
        duandian(k,2)=y;
        t(x,y)=0;
        x=x-20;
        y=y+20;
        continue;
    end
end

if x-20>0
    if t(x-20,y)==1
        lianma(k)=2;
        duandian(k,1)=x;
        duandian(k,2)=y;
        t(x,y)=0;
        x=x-20;
        continue;
    end
end

if x-20>0&&y-20>0
    if t(x-20,y-20)==1
        lianma(k)=3;
        duandian(k,1)=x;
        duandian(k,2)=y;
        t(x,y)=0;
        x=x-20;
        y=y-20;
        continue;
    end
end

if y-20>0
    if t(x,y-20)==1
        lianma(k)=4;
        duandian(k,1)=x;
        duandian(k,2)=y;
        t(x,y)=0;
        y=y-20;
        continue;
    end
end

if y-20>0
    if t(x+20,y-20)==1
        lianma(k)=5;
        duandian(k,1)=x;
        duandian(k,2)=y;
        t(x,y)=0;
        x=x+20;
        y=y-20;
        continue;
    end
end

if t(x+20,y)==1
    lianma(k)=6;
    duandian(k,1)=x;
    duandian(k,2)=y;
    t(x,y)=0;
    x=x+20;
    continue;
end

if y+20<=141
    if t(x+20,y+20)==1
        lianma(k)=7;
        duandian(k,1)=x;
        duandian(k,2)=y;
        t(x,y)=0;
        x=x+20;
        y=y+20;
        continue;
    end
end
end
lianma
xt=t2-t;
figure,imshow(xt),title('相似多边形'),hold on;
for i=1:19
    if i==19
        plot([duandian(19,2);duandian(1,2)],[duandian(19,1);duandian(1,1)]);
    else
        plot(duandian(i:i+1,2),duandian(i:i+1,1));
    end
end

来源：CSDN

作者：小明同学爱学习

链接：https://blog.csdn.net/weixin_44244154/article/details/103671597