图像处理之倒角距离变换
图像处理中的倒角距离变换(Chamfer Distance Transform)在对象匹配识别中经常用到，
算法基本上是基于3x3的窗口来生成每个像素的距离值，分为两步完成距离变换，第一
步从左上角开始，从左向右、从上到下移动窗口扫描每个像素，检测在中心像素x的周
围0、1、2、3四个像素，保存最小距离与位置作为结果，图示如下：
第二步从底向上、从右向左，对每个像素，检测相邻像素4、5、6、7保存最小距离与
位置作为结果，如图示所：
完成这两步以后，得到的结果输出即为倒角距离变换的结果。完整的图像倒角距离变
换代码实现可以分为如下几步：
1. 对像素数组进行初始化，所有背景颜色像素点初始距离为无穷大，前景像素点距
离为0
2. 开始倒角距离变换中的第一步，并保存结果
3. 基于第一步结果完成倒角距离变换中的第二步
4. 根据距离变换结果显示所有不同灰度值，形成图像
最终结果显示如下(左边表示原图、右边表示CDT之后结果)
完整的二值图像倒角距离变换的源代码如下：
package com.gloomyfish.image.transform; import java.awt.Color; import java.awt.image.BufferedImage; import java.util.Arrays; import com.gloomyfish.filter.study.AbstractBufferedImageOp; public class CDTFilter extends AbstractBufferedImageOp { private float[] dis; // nn-distances private int[] pos; // nn-positions, 32 bit index private Color bakcgroundColor; public CDTFilter(Color bgColor) { this.bakcgroundColor = bgColor; } @Override public BufferedImage filter(BufferedImage src, BufferedImage dest) { int width = src.getWidth(); int height = src.getHeight(); if (dest == null) dest = createCompatibleDestImage(src, null); int[] inPixels = new int[width * height]; pos = new int[width * height]; dis = new float[width * height]; src.getRGB(0, 0, width, height, inPixels, 0, width); // 随机生成距离变换点 int index = 0; Arrays.fill(dis, Float.MAX_VALUE); int numOfFC = 0; for (int row = 0; row < height; row++) { for (int col = 0; col < width; col++) { index = row * width + col; if (inPixels[index] != bakcgroundColor.getRGB()) { dis[index] = 0; pos[index] = index; numOfFC++; } } } final float d1 = 1; final float d2 = (float) Math.sqrt(d1 * d1 + d1 * d1); System.out.println(numOfFC); float nd, nd_tmp; int i, in, cols, rows, nearestPixel; // 1 2 3 // 0 i 4 // 7 6 5 // first pass: forward -> L->R, T-B for (rows = 1; rows < height - 1; rows++) { for (cols = 1; cols < width - 1; cols++) { i = rows * width + cols; nd = dis[i]; nearestPixel = pos[i]; if (nd != 0) { // skip background pixels in = i; in += -1; // 0 if ((nd_tmp = d1 + dis[in]) < nd) { nd = nd_tmp; nearestPixel = pos[in]; } in += -width; // 1 if ((nd_tmp = d2 + dis[in]) < nd) { nd = nd_tmp; nearestPixel = pos[in]; } in += +1; // 2 if ((nd_tmp = d1 + dis[in]) < nd) { nd = nd_tmp; nearestPixel = pos[in]; } in += +1; // 3 if ((nd_tmp = d2 + dis[in]) < nd) { nd = nd_tmp; nearestPixel = pos[in]; } dis[i] = nd; pos[i] = nearestPixel; } } } // second pass: backwards -> R->L, B-T // exactly same as first pass, just in the reverse direction for (rows = height - 2; rows >= 1; rows--) { for (cols = width - 2; cols >= 1; cols--) { i = rows * width + cols; nd = dis[i]; nearestPixel = pos[i]; if (nd != 0) { in = i; in += +1; // 4 if ((nd_tmp = d1 + dis[in]) < nd) { nd = nd_tmp; nearestPixel = pos[in]; } in += +width; // 5 if ((nd_tmp = d2 + dis[in]) < nd) { nd = nd_tmp; nearestPixel = pos[in]; } in += -1; // 6 if ((nd_tmp = d1 + dis[in]) < nd) { nd = nd_tmp; nearestPixel = pos[in]; } in += -1; // 7 if ((nd_tmp = d2 + dis[in]) < nd) { nd = nd_tmp; nearestPixel = pos[in]; } dis[i] = nd; pos[i] = nearestPixel; } } } for (int row = 0; row < height; row++) { for (int col = 0; col < width; col++) { index = row * width + col; if (Float.MAX_VALUE != dis[index]) { int gray = clamp((int) (dis[index])); inPixels[index] = (255 << 24) | (gray << 16) | (gray << 8) | gray; } } } setRGB(dest, 0, 0, width, height, inPixels); return dest; } private int clamp(int i) { return i > 255 ? 255 : (i < 0 ? 0 : i); } }
