绘制任何透明度图像周围轮廓或描边的算法

Question

绘制任何透明度图像周围轮廓或描边的算法

algorithmimage-processing

9

我正在开发一种算法，不确定是否有任何名称 - "生长邻域算法"听起来是一个适当的名称。那么我的问题是什么呢？

我想在alpha透明图像周围绘制一个描边。描边的大小应该由用户定义。

我有一个由零和一填充的数组，将数组的每个项视为Game of Life中的单元格。值为0的项为空（透明像素），值为1的项是第一代细胞（非透明像素），周围描边的大小由世代数量定义。

这个例子描述了一个被透明值包围的矩形：

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 1 1 1 1 0 0 0
0 0 0 1 1 1 1 0 0 0
0 0 0 1 1 1 1 0 0 0
0 0 0 1 1 1 1 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

然后我希望通过将每个0代Moore邻居包围来让它们生长出新一代。这是第二代（线条为1像素）- 因此在生长后，数组如下所示：

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 2 2 2 2 2 2 0 0
0 0 2 1 1 1 1 2 0 0
0 0 2 1 1 1 1 2 0 0
0 0 2 1 1 1 1 2 0 0
0 0 2 1 1 1 1 2 0 0
0 0 2 2 2 2 2 2 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

第三代和第四代（带有3像素的笔画）：

4 4 4 4 4 4 4 4 4 4
4 3 3 3 3 3 3 3 3 4
4 3 2 2 2 2 2 2 3 4
4 3 2 1 1 1 1 2 3 4
4 3 2 1 1 1 1 2 3 4
4 3 2 1 1 1 1 2 3 4
4 3 2 1 1 1 1 2 3 4
4 3 2 2 2 2 2 2 3 4
4 3 3 3 3 3 3 3 3 4
4 4 4 4 4 4 4 4 4 4

到目前为止还不错。我通过以下代码片段完成了这个简单的任务：

for (int gen = 1; gen <= 4; gen++)
{
    for (int x = 1; x < arrayWidth - 1; x++)
    {
        for (int y = 1; y < arrayHeight - 1; y++)
        {
            // See if this cell is in the current generation.
            if (_generation[x + arrayWidth * y] == gen)
            {
                // Generate next generation.
                for (int i = x - 1; i <= x + 1; i++)
                {
                    for (int j = y - 1; j <= y + 1; j++)
                    {
                        if (_generation[i + arrayWidth * j] == 0 || _generation[i + arrayWidth * j] > gen)
                        {
                            _generation[i + arrayWidth * j] = gen + 1;
                        }
                    }
                }
            }
        }
    }
}

这种方法对于简单形状（例如矩形）非常有效。但是如何应用到椭圆形呢？一旦在单元格中出现了类似楼梯的图案，结果就会变得混乱：

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0
0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0
0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0
0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0
0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0
0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0
0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0
0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0
0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0
0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0
0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 2 2 2 2 2 2 0 0 0 0
0 0 0 2 2 1 1 1 1 2 2 0 0 0
0 0 2 2 1 1 1 1 1 1 2 2 0 0
0 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 0
0 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 0
0 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 0
0 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 0
0 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 0
0 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 0
0 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 2 0 0
0 0 2 2 1 1 1 1 1 1 2 2 0 0
0 0 0 2 2 1 1 1 1 2 2 0 0 0
0 0 0 0 2 2 2 2 2 2 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 3 3 3 3 3 3 3 3 0 0 0
0 0 3 3 2 2 2 2 2 2 3 3 0 0
0 3 3 2 2 1 1 1 1 2 2 3 3 0
3 3 2 2 1 1 1 1 1 1 2 2 3 3
3 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 3
3 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 3
3 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 3
3 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 3
3 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 3
3 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 3
3 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 3
3 3 2 2 1 1 1 1 1 1 2 2 3 3
0 3 3 2 2 1 1 1 1 2 2 3 3 0
0 0 3 3 2 2 2 2 2 2 3 3 0 0
0 0 0 3 3 3 3 3 3 3 3 0 0 0

将此算法应用于椭圆时，由于存在问题，轮廓看起来有点奇怪（左：算法结果，右：请求的结果）：

![算法结果（左），请求的结果（右）](https://istack.dev59.com/UpItV.webp)

这里的问题是，我不想要那些每次出现这种“楼梯”图案时都会出现的2 2和3 3重复块：

1 0 0 0 0 0 0 1
0 1 0 0 0 0 1 0
0 0 1 0 0 1 0 0
0 0 0 1 1 0 0 0

我希望第二代和第三代的计算结果看起来像这样：

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 2 2 2 2 0 0 0 0 0
0 0 0 0 2 1 1 1 1 2 0 0 0 0
0 0 0 2 1 1 1 1 1 1 2 0 0 0
0 0 2 1 1 1 1 1 1 1 1 2 0 0
0 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 0
0 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 0
0 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 0
0 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 0
0 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 0
0 0 2 1 1 1 1 1 1 1 1 2 0 0
0 0 0 2 1 1 1 1 1 1 2 0 0 0
0 0 0 0 2 1 1 1 1 2 0 0 0 0
0 0 0 0 0 2 2 2 2 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 3 3 3 3 0 0 0 0 0
0 0 0 0 3 2 2 2 2 2 3 0 0 0
0 0 0 3 2 1 1 1 1 2 3 0 0 0
0 0 3 2 1 1 1 1 1 1 2 3 0 0
0 3 2 1 1 1 1 1 1 1 1 2 3 0
3 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 3
3 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 3
3 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 3
3 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 3
3 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 3
0 3 2 1 1 1 1 1 1 1 1 2 3 0
0 0 3 2 1 1 1 1 1 1 2 3 0 0
0 0 0 3 2 1 1 1 1 2 3 0 0 0
0 0 0 3 2 2 2 2 2 2 3 0 0 0
0 0 0 0 3 3 3 3 3 3 0 0 0 0

我尝试了许多方法来过滤那些重复的单元格块，但是我找不到一个简单通用的解决方案来解决这个问题。

有没有什么想法可以获得类似于Photoshop或Paint.NET中获得的描边/轮廓？

谢谢！

祝好

- barnacleboy

2

我认为你可以通过使用适当的“结构元素”进行“形态膨胀”来取得进展。我没有时间详细解释，但在等待答案的同时，可以开始阅读http://en.wikipedia.org/wiki/Mathematical_morphology。 - High Performance Mark

2

你的问题应该成为每个人的榜样 - “如何提出好问题”。 - Andrey Rubshtein

1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- Andrey Rubshtein · Accepted Answer

适当的名称是“膨胀”，请查看形态学操作。您应该尝试使用圆元素进行膨胀，这将为您提供所需的结果。

以下是演示如何完成此操作的Matlab代码：

im = imcircle(70);
im = padarray(im,[20,20]);
figure;imshow(im);
im2 = imdilate(im,strel('disk',8));
figure;imshow(im2);

enter image description here