边界跟踪、区域填充及链码的应用研究

【摘要】：边界跟踪与填充是图像处理的基本问题。链码间的转换是从已知一种链码获得其他链码的便捷方法。链码是获得图像几何特征的重要手段。文档图像的倾斜校正和表格识别是字符识别技术最重要的应用领域之一。 本文从边界跟踪、链码转换、区域填充、图像几何特征的计算到基于链码的表格处理软件，对链码相关的算法和链码的应用问题进行较为宽幅度的研究。本文的工作及研究成果可以归纳为： 1、分别就八近邻图像和四近邻图像给出了边界跟踪、顶点链码抽取及围线树结构的生成算法。首先通过构造像素顶点矩阵，利用像素顶点矩阵跟踪边界、抽取边界的顶点链码并生成围线树结构。其次设计了边界跟踪自动机，利用自动机的输出获得边界的顶点链码，自动机跟踪所有图像边界的同时生成围线树结构。这两种算法都是线性的，且适用于任意复杂图像区域，生成的围线树结构是一棵以围线类为节点的双向指针树。 2、研究了正方形点阵上二值图像的几种链码之间的相互转换算法。包括Freeman缝隙码与顶点链码之间的相互转换算法，四方向Freeman链码与顶点链码之间的相互转换算法和八方向Freeman链码与顶点链码之间的相互转换算法。这样只要获得一种链码就可以得到其它的链码表示，由某种链码获得的图像信息也为其他链码所共享。 3、分析研究并发展了基于Freeman链码、缝隙码和顶点链码的区域填充算法。算法包括一种基于Freeman链码的区域填充算法、一种基于缝隙码的区域填充算法、一种基于顶点链码的区域填充算法和一种新的奇偶点配对的区域填充算法。还给出了算法的复杂度分析，并与现有的填充算法进行了实验和比较，实验结果表明这些新算法的速度优于现有算法，特别对多连通或整幅图像填充时，由于不对区域内部孔洞填充，算法运行速度有很大提高。 4、利用区域边界的顶点链码表示，给出了计算边界点坐标和边界上任意两点之间的欧氏距离的坐标标定自动机，还给出了计算图像几何矩和图像Euler数的算法。 5、给出了一种表格文档图像的倾斜校正和表格单元格的实时识别算法，在图像倾斜校正和表格单元格识别算法的基础上，给出了一个基于图像的填表系统的设计与实现方法。