快捷導(dǎo)航

C++ Opencv imfill孔洞填充函數(shù)的實現(xiàn)思路與代碼

更新時間：2021年09月26日 12:43:36 作者：LYK_DoDo

在Matlab下,使用imfill可以很容易的完成孔洞填充操作,下面這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于C++ Opencv imfill孔洞填充函數(shù)的實現(xiàn)思路與代碼,文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì),需要的朋友可以參考下

函數(shù)實現(xiàn)的中心思想

二值圖

此程序針對于二值圖，尋找二值圖中像素值為0的連通域，將所有連通域的像素點分別保存下來，將符合條件的連通域的像素值置為255；

尋找連通域的關(guān)鍵

針對填洞功能的實現(xiàn)，也就是0置為255過程，我們需要以四連通為基本點進(jìn)行尋找。

種子點的確定

尋找種子點，其實就是尋找二值圖中像素值為0的點，我們可以直接采取遍歷二值圖中的像素，將第一個遇見的像素值為0的點確定為第一個連通域的種子點。這時候，有一些朋友可能會疑惑，因為按照我的說法，在遍歷的過程中，遇見的第n個像素值為0的點就是第n個連通域的種子點，進(jìn)一步說，在整個遍歷過程中，遇見像素值為0的像素點的個數(shù)，就是連通域的個數(shù)。
是的！

當(dāng)然，如果要實現(xiàn)這一點，那我們就需要在各個連通域的尋找的過程中，將找到的點全部立即置為255，（此處不一定非得是255，只要不是0即可）這樣在尋找結(jié)束后，我們再遍歷二值圖時，已經(jīng)找到的連通域中的所有像素點的值均為255，當(dāng)再次找到像素值為0 的像素點時，此像素點必是下一個待尋找的連通域的種子點

連通域的尋找過程

首先創(chuàng)建四連通的向量，vector<Point> upp;用來存儲上下前后四個點，創(chuàng)建vector<vector<vector<Point>>> lenm;用來存儲所有的連通域，至于為什么要創(chuàng)建三維Point數(shù)組，大家可以先看看關(guān)于這個三維數(shù)組的注釋，（下面的公式就是，程序中也有相應(yīng)的注釋），了解清楚每一維代表的意義，再結(jié)合一下程序，我感覺大家應(yīng)該可以明白，再簡要贅述一下，lenm.size()為連通域的個數(shù)。

如圖所示；函數(shù)為第i個連通域像素點個數(shù)的求和。

條件設(shè)定

在經(jīng)過以上的尋找過程后，得到的結(jié)果必然是全白的圖像，而我們只想要填充孔洞，所以我們需要去除不符合的連通域。所謂孔洞，其實就是周圍被像素值為255的點包圍起來的連通域，但是，有一些連通域，直接和圖像的邊界相連，而這并不是我們想要的，至少不是我想要的，（如果大家有不同的需求，程序也是很容易改過去的）。所以，我需要一個標(biāo)志位，當(dāng)這個連通域中的像素點接觸到邊界后，給這個連通域一個標(biāo)記。在下面的程序中，我用vector<vector<int>> Flag;來存儲標(biāo)記點，其中Flag[i]表示第i個連通域的標(biāo)記點。在程序中，找到種子點后，首先將第i個連通域的Flag[i][0] = 1;，如果在此連通域中出現(xiàn)邊界點，再Flag[i][0] = 0;（在程序中，此處貌似有一個小BUG，我就先不改了[😏]）

最后賦值

在尋找到的所有連通域中，F(xiàn)lag[i][0] == 1; {其中 i 屬于 [0，F(xiàn)lag.size()) }的連通域為符合要求的連通域，因此將lenm[i];中的所有像素點賦值255即可。

話不多說直接上函數(shù)代碼

輸入二值圖；

返回二值圖；

Mat imfill(Mat cop)
{
	Mat fcop;
	cop.copyTo(fcop);
	vector<Point> upp;//定義四連通點集，有必要可以是八連通
	upp.push_back(Point(-1, 0));
	upp.push_back(Point(0, -1));
	upp.push_back(Point(0, 1));
	upp.push_back(Point(1, 0));
	//upp.push_back(Point(1, 1));
	//upp.push_back(Point(-1,-1));
	//upp.push_back(Point(-1, 1));
	//upp.push_back(Point(1, -1));

	vector<vector<vector<Point>>> lenm;//三維point向量 lenm.size()是連通域的個數(shù)
	/*
	int impixel_sum = 0;
	for (int j = 0,j<lenm[i].size();j++)
	{
	    impixel_sum+= lenm[i][j].size();
	}
	//這段循環(huán) 表示第i個連通域中 像素點的個數(shù)。
	*/
	vector<vector<Point>> numim;
	vector<Point> ssinum;
	vector<vector<int>> Flag;
	vector<int> ce;

	int nmss = 0;//連通域的個數(shù)；
	int nums = 0;//中間變量 用來存儲 lenm.size();即 在程序運行過程中 nums始終等于 lenm[i][j][k] 中的j 的 值的大小;
	int s1 = 0;
	//標(biāo)志位 ，每次區(qū)域生長后 符合條件的像素個數(shù)，當(dāng)?shù)趇個連通域，在經(jīng)過第j次生長后，s1=lenm[i][j].size(),
	//若s1==0,表示生長結(jié)束,不再有符合條件的點，第i連通域中的所有點都已經(jīng)找到。

	for (int row = 0; row < fcop.rows; row++)
	{
		for (int col = 0; col < fcop.cols; col++)
		{
			if (fcop.at<uchar>(row, col) == 0)
			{
				ce.push_back(1);
				Flag.push_back(ce);
				//vector<vector<Point>> numim;
				//vector<Point> ssinum;
				ssinum.push_back(Point(col, row));
				numim.push_back(ssinum);
				fcop.at<uchar>(row, col) = 255;
				ssinum.clear();
				s1 = 1;
				while (s1 > 0)
				{
					//ce.push_back(1);
					//Flag.push_back(ce);
					//vector<Point> ssinum;
					for (int i = 0; i < numim[nums].size(); i++)
					{
						for (int j = 0; j < upp.size(); j++)
						{
							int X = numim[nums][i].x + upp[j].x;
							int Y = numim[nums][i].y + upp[j].y;
							if (X >= 0 && Y >= 0 && X < fcop.cols && Y < fcop.rows)
							{
								if (fcop.at<uchar>(Y, X) == 0)
								{
									ssinum.push_back(Point(X, Y));
									fcop.at<uchar>(Y, X) = 255;
								}
							}

							if (X == 0 || Y == 0 || X == fcop.cols - 1 || Y == fcop.rows - 1)
							{
								Flag[nmss][0] = 0;

							}
						}
					}
					//Flag.push_back(ce);
					numim.push_back(ssinum);
					s1 = ssinum.size();
					nums++;
					ssinum.clear();
					/*ce.clear();*/
				}
				nums = 0;
				lenm.push_back(numim);
				numim.clear();
				nmss++;
				ce.clear();
			}

		}
	}
	//imshow("1",fcop);
	Mat ffcop;
	cop.copyTo(ffcop);
	//ffcop = Mat::zeros(cop.size(),cop.type());
	for (int i = 0; i < Flag.size(); i++)
	{
		if (Flag[i][0] == 1)
		{
			for (int j = 0; j < lenm[i].size(); j++)
			{
				for (int k = 0; k < lenm[i][j].size(); k++)
				{
					int X = lenm[i][j][k].x;
					int Y = lenm[i][j][k].y;
					ffcop.at<char>(Y, X) = 255;
				}
			}
		}
	}
	return ffcop;
}

主函數(shù)代碼

#include<opencv2/opencv.hpp>
#include<iostream>

#include"imfill.h"

using namespace std;
using namespace cv;

Mat src;
vector<vector<Point>>  lunk;
vector<Vec4i> level;

//RNG rn;
int main()
{
	src = imread("5.jpg");
	//imshow("萬丈高樓第一步",src);

	Mat dst, gray, erzhi;
	blur(src, dst, Size(3, 3), Point(-1, -1));
	//imshow("均值濾波",dst);

	cvtColor(dst, gray, COLOR_BGR2GRAY);
	//imshow("灰度圖",gray);

	Canny(gray, erzhi, 100, 200, 3, false);
	//imshow("邊緣檢測",erzhi);

	Mat holef;
	holef = imfill(erzhi);
	imshow("填洞", holef);
	
	waitKey(0);
	return 0;
}