基于C++的骨架提取的鼻祖算法

算法是基于A Fast Parallel Algorithm for Thinning Digital Patterns论文

https://blog.csdn.net/keneyr/article/details/88944563

简单的解释算法：

https://blog.csdn.net/xukaiwen_2016/article/details/53135866

#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <opencv2/core/core.hpp>
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace cv;
using namespace std;/**
* @brief 对输入图像进行细化,骨骼化
* @param src为输入图像,用cvThreshold函数处理过的8位灰度图像格式，元素中只有0与1,1代表有元素，0代表为空白
* @param maxIterations限制迭代次数，如果不进行限制，默认为-1，代表不限制迭代次数，直到获得最终结果
* @return 为对src细化后的输出图像,格式与src格式相同，元素中只有0与1,1代表有元素，0代表为空白
*/
cv::Mat thinImage(const cv::Mat & src, const int maxIterations = -1)
{assert(src.type() == CV_8UC1);cv::Mat dst;int width = src.cols;int height = src.rows;src.copyTo(dst);int count = 0;  //记录迭代次数  while (true){count++;if (maxIterations != -1 && count > maxIterations) //限制次数并且迭代次数到达  break;std::vector<uchar *> mFlag; //用于标记需要删除的点  //对点标记  for (int i = 0; i < height; ++i){uchar * p = dst.ptr<uchar>(i);for (int j = 0; j < width; ++j){//如果满足四个条件，进行标记  //  p9 p2 p3  //  p8 p1 p4  //  p7 p6 p5  uchar p1 = p[j];if (p1 != 1) continue;uchar p4 = (j == width - 1) ? 0 : *(p + j + 1);uchar p8 = (j == 0) ? 0 : *(p + j - 1);uchar p2 = (i == 0) ? 0 : *(p - dst.step + j);uchar p3 = (i == 0 || j == width - 1) ? 0 : *(p - dst.step + j + 1);uchar p9 = (i == 0 || j == 0) ? 0 : *(p - dst.step + j - 1);uchar p6 = (i == height - 1) ? 0 : *(p + dst.step + j);uchar p5 = (i == height - 1 || j == width - 1) ? 0 : *(p + dst.step + j + 1);uchar p7 = (i == height - 1 || j == 0) ? 0 : *(p + dst.step + j - 1);if ((p2 + p3 + p4 + p5 + p6 + p7 + p8 + p9) >= 2 && (p2 + p3 + p4 + p5 + p6 + p7 + p8 + p9) <= 6){int ap = 0;if (p2 == 0 && p3 == 1) ++ap;if (p3 == 0 && p4 == 1) ++ap;if (p4 == 0 && p5 == 1) ++ap;if (p5 == 0 && p6 == 1) ++ap;if (p6 == 0 && p7 == 1) ++ap;if (p7 == 0 && p8 == 1) ++ap;if (p8 == 0 && p9 == 1) ++ap;if (p9 == 0 && p2 == 1) ++ap;if (ap == 1 && p2 * p4 * p6 == 0 && p4 * p6 * p8 == 0){//标记  mFlag.push_back(p + j);}}}}//将标记的点删除  for (std::vector<uchar *>::iterator i = mFlag.begin(); i != mFlag.end(); ++i){**i = 0;}//直到没有点满足，算法结束  if (mFlag.empty()){break;}else{mFlag.clear();//将mFlag清空  }}return dst;
}/**
* @brief 对骨骼化图数据进行过滤，实现两个点之间至少隔一个空白像素
* @param thinSrc为输入的骨骼化图像,8位灰度图像格式，元素中只有0与1,1代表有元素，0代表为空白
*/
void filterOver(cv::Mat thinSrc)
{assert(thinSrc.type() == CV_8UC1);int width = thinSrc.cols;int height = thinSrc.rows;for (int i = 0; i < height; ++i){uchar * p = thinSrc.ptr<uchar>(i);for (int j = 0; j < width; ++j){// 实现两个点之间至少隔一个像素//  p9 p2 p3  //  p8 p1 p4  //  p7 p6 p5  uchar p1 = p[j];if (p1 != 1) {continue;}uchar p4 = (j == width - 1) ? 0 : *(p + j + 1);uchar p8 = (j == 0) ? 0 : *(p + j - 1);uchar p2 = (i == 0) ? 0 : *(p - thinSrc.step + j);uchar p3 = (i == 0 || j == width - 1) ? 0 : *(p - thinSrc.step + j + 1);uchar p9 = (i == 0 || j == 0) ? 0 : *(p - thinSrc.step + j - 1);uchar p6 = (i == height - 1) ? 0 : *(p + thinSrc.step + j);uchar p5 = (i == height - 1 || j == width - 1) ? 0 : *(p + thinSrc.step + j + 1);uchar p7 = (i == height - 1 || j == 0) ? 0 : *(p + thinSrc.step + j - 1);if (p2 + p3 + p8 + p9 >= 1){p[j] = 0;}}}
}/**
* @brief 从过滤后的骨骼化图像中寻找端点和交叉点
* @param thinSrc为输入的过滤后骨骼化图像,8位灰度图像格式，元素中只有0与1,1代表有元素，0代表为空白
* @param raudis卷积半径，以当前像素点位圆心，在圆范围内判断点是否为端点或交叉点
* @param thresholdMax交叉点阈值，大于这个值为交叉点
* @param thresholdMin端点阈值，小于这个值为端点
* @return 为对src细化后的输出图像,格式与src格式相同，元素中只有0与1,1代表有元素，0代表为空白
*/
std::vector<cv::Point> getPoints(const cv::Mat &thinSrc, unsigned int raudis = 4, unsigned int thresholdMax = 6, unsigned int thresholdMin = 4)
{assert(thinSrc.type() == CV_8UC1);int width = thinSrc.cols;int height = thinSrc.rows;cv::Mat tmp;thinSrc.copyTo(tmp);std::vector<cv::Point> points;cout << tmp.step << endl;for (int i = 0; i < height; ++i){for (int j = 0; j < width; ++j){if (*(tmp.data + tmp.step * i + j) == 0){continue;}int count = 0;for (int k = i - raudis; k < i + raudis + 1; k++){for (int l = j - raudis; l < j + raudis + 1; l++){if (k < 0 || l < 0 || k>height - 1 || l>width - 1){continue;}else if (*(tmp.data + tmp.step * k + l) == 1){count++;}}}if (count > thresholdMax || count<thresholdMin){Point point(j, i);points.push_back(point);}}}return points;
}int main(int argc, char*argv[])
{cv::Mat src;//获取图像  src = cv::imread("binary.jpg", cv::IMREAD_GRAYSCALE);//将原图像转换为二值图像  cv::threshold(src, src, 20, 1, cv::THRESH_BINARY);//图像细化，骨骼化  cv::Mat dst = thinImage(src);cv::Mat result = cv::Mat::zeros(dst.size(), CV_8UC3);//过滤细化后的图像filterOver(dst);//查找端点和交叉点  std::vector<cv::Point> points = getPoints(dst, 4,6, 4);//二值图转化成灰度图，并绘制找到的点dst = dst * 255;cv::cvtColor(dst, result, cv::COLOR_GRAY2BGR);vector<cv::Point>::iterator it = points.begin();for (; it != points.end(); it++){//circle(result, *it, 2, cv::Scalar(255,0,0), -1);}imwrite("dst.jpg", result);//显示图像  //cv::namedWindow("dst1", CV_WINDOW_AUTOSIZE);//cv::imshow("dst1", result);//cv::waitKey(0);
}

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