【造轮子】纯C++实现的联通组件标记算法

2024-09-07 20:28

本文主要是介绍【造轮子】纯C++实现的联通组件标记算法,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

学习《OpenCV应用开发:入门、进阶与工程化实践》一书
做真正的OpenCV开发者,从入门到入职,一步到位!

连接组件标记算法

连接组件标记算法(connected component labeling algorithm-CCL)是图像分析中最常用的算法之一,算法的实质是扫描一幅图像的每个像素,对于像素值相同的分为相同的组(group),最终得到图像中所有的像素连通组件。扫描的方式可以是从上到下,从左到右,对于一幅有N个像素的图像来说,最大连通组件个数为N/2。扫描是基于每个像素单位,对于二值图像而言,连通组件集合可以是V={1|白色}或者V={0|黑色}, 取决于前景色与背景色的不同。对于灰度图像来说,连图组件像素集合可能是一系列在0 ~ 255之间k的灰度值。最常见的连接组件标记算法(CCL) 是两步法,其基本原理与步骤如下:
在这里插入图片描述
寻找当前像素点P(x, y)相邻的两个像素P1(x-1, y) 与 P2(x, y-1) 都为0,则标记当前P(x,y) ,否则就就P1跟P2较小的标签赋值给P,然后继续扫描,知道结束,然后再合并所有等价标签,所以两步法可以归纳为:
算法第一步:扫描
算法第二步:合并等价类

C++ 代码实现

第一步先是扫描所有像素,然后标记每个像素,同时记录保存所有的等价类;第二步则是基于LUT查找表直接合并替换所有等价类为最小标签值,完成整个图像的标记。

void CustomCCLAlgo::connectCompoent(cv::Mat &binary, int max_k, int max_v) {int64 start = cv::getTickCount();int h = binary.rows;int w = binary.cols;cv::Mat label = cv::Mat::zeros(binary.size(), CV_32SC1);int index = 0;// apply for memory to useint** equi_labels = new int*[max_k];for (int i = 0; i < max_k; i++)equi_labels[i] = new int[max_v] {};// scan and give label id for each pixelint eq_index = 0;for (int row = 0; row < h; row++) {for (int col = 0; col < w; col++) {int pv = binary.at<uchar>(row, col);if (pv > 0) {int p1 = 0;int p2 = 0;if ((col - 1) >= 0) {p1 = label.at<int>(row, col - 1);}if ((row - 1) >= 0) {p2 = label.at<int>(row-1, col);}int nlabel = std::min(p1, p2);if (p1 == 0 || p2 == 0) {nlabel = p1 + p2;}if (nlabel == 0) {index = index + 1;nlabel = index;}if (p1 > 0 && p2 > 0 && p1 != p2) {int m_row = -1;int m_col = -1;int cnt = 0;int max_p = std::max(p1, p2);for (int i=0; i< eq_index; i++){int* v = equi_labels[i];for (int j = 0; j < max_v; j++) {if (v[j] == 0) {break;}if (v[j] == nlabel) {m_col = j;m_row = i;}if (v[j] == max_p) {cnt = 1;}}}if (m_col >=0 && m_row >=0) {if (cnt == 0) {equi_labels[m_row][m_col + 1] = max_p;}					}else {std::vector<int> temp_eq;if (p1 < p2) {equi_labels[eq_index][0] = p1;equi_labels[eq_index][1] = p2;}else {equi_labels[eq_index][0] = p2;equi_labels[eq_index][1] = p1;}eq_index++;}}label.at<int>(row, col) = nlabel;}}}this->numOfLabels = eq_index;// setup lookup tableint total = 0;for (int s = 0; s < eq_index; s++) {int* v = equi_labels[s];for (int c = 0; c < max_v; c++) {if (v[c] == 0) {break;}total++;}}int *a = new int[total+1]();a[0] = 0;for (int s = 0; s < eq_index; s++) {int* v = equi_labels[s];for (int t = 0; t < max_v; t++) {a[v[t]] = s+1;}}// meger labelfor (int row = 0; row < h; row++) {for (int col = 0; col < w; col++) {int pv = label.at<int>(row, col);label.at<int>(row, col) = a[pv];}}//释放空间for (int i = 0; i < max_k; i++)delete[] equi_labels[i];delete[] equi_labels;delete[] a;double ct = (cv::getTickCount() - start) / cv::getTickFrequency();std::cout << "total labels: " << this->numOfLabels << std::endl;printf("connected component execute time : %.5f ms\n", ct * 1000);
}

测试代码

基于4x7的像素块,测试代码如下:

CustomCCLAlgo ccalgo;
cv::Mat binary = cv::Mat::zeros(4, 7, CV_8UC1);
std::cout << "binary: " << binary << std::endl;
binary.at<uchar>(0, 2) = 255;
binary.at<uchar>(0, 5) = 255;binary.at<uchar>(1, 0) = 255;
binary.at<uchar>(1, 1) = 255;
binary.at<uchar>(1, 2) = 255;binary.at<uchar>(1, 4) = 255;
binary.at<uchar>(1, 5) = 255;
binary.at<uchar>(1, 6) = 255;binary.at<uchar>(2, 2) = 255;
binary.at<uchar>(2, 5) = 255;binary.at<uchar>(3, 1) = 255;
binary.at<uchar>(3, 2) = 255;binary.at<uchar>(3, 4) = 255;
binary.at<uchar>(3, 5) = 255;
std::cout << "binary:" << binary << std::endl;ccalgo.connectCompoent(binary, 2, 5);

运行结果如下:
在这里插入图片描述
说明代码真的可以了。

后记

这个代码有个很不好的地方,就是没有实现数组的自增长,暂时我都是自己开辟固定长度的,随着扫描的组件数目增多,耗时会不断增加,因为这个有搜索指定标签的环节,如果可以用key来直接替换,或许速度变成跟扫描组件数目增长线性无关的操作,这样速度会更快。

学习《OpenCV应用开发:入门、进阶与工程化实践》一书
做真正的OpenCV开发者,从入门到入职,一步到位!

这篇关于【造轮子】纯C++实现的联通组件标记算法的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/1146070

相关文章

JS常用组件收集

收集了一些平时遇到的前端比较优秀的组件,方便以后开发的时候查找!!! 函数工具: Lodash 页面固定: stickUp、jQuery.Pin 轮播: unslider、swiper 开关: switch 复选框: icheck 气泡: grumble 隐藏元素: Headroom

不懂推荐算法也能设计推荐系统

本文以商业化应用推荐为例,告诉我们不懂推荐算法的产品,也能从产品侧出发, 设计出一款不错的推荐系统。 相信很多新手产品,看到算法二字,多是懵圈的。 什么排序算法、最短路径等都是相对传统的算法(注:传统是指科班出身的产品都会接触过)。但对于推荐算法,多数产品对着网上搜到的资源,都会无从下手。特别当某些推荐算法 和 “AI”扯上关系后,更是加大了理解的难度。 但,不了解推荐算法,就无法做推荐系

hdu1043(八数码问题,广搜 + hash(实现状态压缩) )

利用康拓展开将一个排列映射成一个自然数,然后就变成了普通的广搜题。 #include<iostream>#include<algorithm>#include<string>#include<stack>#include<queue>#include<map>#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<ctype.h>#inclu

康拓展开(hash算法中会用到)

康拓展开是一个全排列到一个自然数的双射(也就是某个全排列与某个自然数一一对应) 公式: X=a[n]*(n-1)!+a[n-1]*(n-2)!+...+a[i]*(i-1)!+...+a[1]*0! 其中,a[i]为整数,并且0<=a[i]<i,1<=i<=n。(a[i]在不同应用中的含义不同); 典型应用: 计算当前排列在所有由小到大全排列中的顺序,也就是说求当前排列是第

【C++ Primer Plus习题】13.4

大家好,这里是国中之林! ❥前些天发现了一个巨牛的人工智能学习网站,通俗易懂,风趣幽默,忍不住分享一下给大家。点击跳转到网站。有兴趣的可以点点进去看看← 问题: 解答: main.cpp #include <iostream>#include "port.h"int main() {Port p1;Port p2("Abc", "Bcc", 30);std::cout <<

csu 1446 Problem J Modified LCS (扩展欧几里得算法的简单应用)

这是一道扩展欧几里得算法的简单应用题,这题是在湖南多校训练赛中队友ac的一道题,在比赛之后请教了队友,然后自己把它a掉 这也是自己独自做扩展欧几里得算法的题目 题意:把题意转变下就变成了:求d1*x - d2*y = f2 - f1的解,很明显用exgcd来解 下面介绍一下exgcd的一些知识点:求ax + by = c的解 一、首先求ax + by = gcd(a,b)的解 这个

C++包装器

包装器 在 C++ 中,“包装器”通常指的是一种设计模式或编程技巧,用于封装其他代码或对象,使其更易于使用、管理或扩展。包装器的概念在编程中非常普遍,可以用于函数、类、库等多个方面。下面是几个常见的 “包装器” 类型: 1. 函数包装器 函数包装器用于封装一个或多个函数,使其接口更统一或更便于调用。例如,std::function 是一个通用的函数包装器,它可以存储任意可调用对象(函数、函数

综合安防管理平台LntonAIServer视频监控汇聚抖动检测算法优势

LntonAIServer视频质量诊断功能中的抖动检测是一个专门针对视频稳定性进行分析的功能。抖动通常是指视频帧之间的不必要运动,这种运动可能是由于摄像机的移动、传输中的错误或编解码问题导致的。抖动检测对于确保视频内容的平滑性和观看体验至关重要。 优势 1. 提高图像质量 - 清晰度提升:减少抖动,提高图像的清晰度和细节表现力,使得监控画面更加真实可信。 - 细节增强:在低光条件下,抖

C++11第三弹:lambda表达式 | 新的类功能 | 模板的可变参数

🌈个人主页: 南桥几晴秋 🌈C++专栏: 南桥谈C++ 🌈C语言专栏: C语言学习系列 🌈Linux学习专栏: 南桥谈Linux 🌈数据结构学习专栏: 数据结构杂谈 🌈数据库学习专栏: 南桥谈MySQL 🌈Qt学习专栏: 南桥谈Qt 🌈菜鸡代码练习: 练习随想记录 🌈git学习: 南桥谈Git 🌈🌈🌈🌈🌈🌈🌈🌈🌈🌈🌈🌈🌈�

【数据结构】——原来排序算法搞懂这些就行,轻松拿捏

前言:快速排序的实现最重要的是找基准值,下面让我们来了解如何实现找基准值 基准值的注释:在快排的过程中,每一次我们要取一个元素作为枢纽值,以这个数字来将序列划分为两部分。 在此我们采用三数取中法,也就是取左端、中间、右端三个数,然后进行排序,将中间数作为枢纽值。 快速排序实现主框架: //快速排序 void QuickSort(int* arr, int left, int rig