计算机科学与技术专业综合实习报告
题目： 图像轮廓跟踪算法设计与实现
学 生： 别 佳 学 号： ********* 指导教师： *** 日 期： 2008年11月16日
目 录
一：实践目标 .................................................................................... 3 二：图像轮廓跟踪算法原理 ............................................................ 3 三：开发工具 .................................................................................... 3 四：数据结构描述 ............................................................................ 3
1：链码................................................................................................. 3 2：链码方向的旋转 ............................................................................ 4 3：链码的寻址 .................................................................................... 4 4：图像矩阵 ........................................................................................ 4
五：算法描述 .................................................................................... 4 六：程序运行结果 ............................................................................ 7 七：问题与不足 ................................................................................ 9 八：老师评语 .................................................................................... 9
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图像轮廓跟踪算法设计与实现
一：实践目标
1：设计图像轮廓跟踪算法，并寻找图像的轮廓。
2：以矩阵为例，寻找矩阵的边界。验证轮廓跟踪算法设计。
二：图像轮廓跟踪算法原理
1：利用区域边界点搜索区域轮廓的方法。原理是从某一边界点出发，通过沿着一个方向（顺时针）不断搜索下一个轮廓点的方法，得到区域的完整轮廓。 轮廓跟踪算法的关键是寻找下一个边界点
2：寻找下一个边界点的方法：
① 按照水平向右的方向逐行寻找第一个值为1的起始点（如果第一行中第一个起始点没有找到，则从第二行、第三行…开始寻找直到找到第一个起始点）。
② 将水平向右的方向逆时针旋转145°。再按照每次顺时针旋转45°寻找其周围的像素点是否存在，如果不存在继续旋转45°；如果存在，当它的值为0时继续旋转45°，如果为1时，则此点位边界点，停止旋转。
③ 记录进入该边界点的方向，再按照逆时针旋转145°。再按照每次顺时针旋转4寻找此周围的像素点是否存在，如果不存在继续旋转45°；如果存在，当它的值为0时继续旋转45°，如果为1时，则此点位边界点，停止旋转。
④ 继续③，直到最后一个边界点为第一个起始点，则算法结束。
三：开发工具
Microsoft Visual C++ 四：数据结构描述
1：链码、
链码将中心像素邻域内的8个点逆时针方向编码，其对应编码与方向编码完全相同。
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3 2 1 4 * 0 55 6 7 2：链码方向的旋转 从上图可以看出，方向按逆时针旋转45度，链码值加1，若链码值大于7时，则其以8取模就可以得到正确的链码。若取相反的方向，可以对链码值加4得到，给链码值加8可以回到原方向。 3：链码的寻址 通过中心像素临近像素的过程，叫做链码的寻址。链码的寻址是通过中心像素坐标加上偏移向量表来实现的。这个过程经常借助偏移向量来实现的。 下图为获得中心像素的偏移向量表，表中按照链码的顺序给出了八方向的X,Y偏移量，偏移向量表可利用二维数组directData[8][2]来实现。 偏移向量表（directData[8][2]） 链码 X偏移 Y偏移 0 1 0 1 1 -1 2 0 -1 3 -1 -1 4 -1 0 5 -1 -1 6 0 1 7 1 1 4：图像矩阵 用二维矩阵Image[N][N]来表示图像。 五：算法描述 1:初始矩阵如图所示，以方框内部的像素点为起始边界点。 4
2：起始点为中心像素点，搜索边界点搜索过程如下图
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3：搜索到符合条件的像素点，令代表此像素点的值为7（为边界点） 然后以此像素点为新的起始点重新搜索。
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4：当搜索回到第一个起始点，算法结束。如下图
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六：程序运行结果
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七：问题与不足
1：仅对单区域进行跟踪，没能实现多个区域的跟踪。 解决方法：①用一个一维数组来表示已访问的区域。 ②当对一个区域搜索完成以后，检索数组。
③对没有访问的区域进行轮廓跟踪。直到所有区域访问完成。
2：如果起始点为第一行（最后一行）、第一列（最后一列）中的元素， 由于它不能构成八邻域。则算法条件不满足。
解决方法：可在整个矩阵中增加两行（分别作为第一行、最后一行）、两列（第一列、最后一列）。
参考文献
注：1、计算机数据与图形处理；化学工业出版社；贾志刚
2、计算机图形学理论与实践；北京航空航天大学出版社；李春雨
3：数字图像处理开发入门与编程实践；电子工业出版社；左飞，万晋森，刘航
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八：老师评语 10
九：部分代码
#include\"iostream.h\" #define N 7
int Image[N][N]={ {0,0,0,1,1,0,0}, {0,0,1,0,1,1,0}, {0,0,1,1,1,1,0}, {0,1,1,1,1,1,0}, {0,0,1,1,1,1,0}, {0,0,0,1,0,1,0}, {0,0,0,0,0,0,0} };//图像矩阵
int main(int argc, char* argv[]) {
int i,j,k,m; int
directData[8][2]={{1,0},{1,-1},{0,-1},{-1,-1},{-1,0},{-1,1},{0,1},{1,1}};//链码向量表
int x,y;//某一边界点的位置(坐标值) int nx,ny;//搜索到的轮廓点的值 int F_x,F_y;//起始点的坐标 int index;
int startindex;//起始链码 cout<<\"原图像\"<for(j=0;jcout<cout<for(i=0;ifor(j=0;j11if(Image[i][j]==1) {
x=F_x=j;y=F_y=i,k=0;
break; } }
if(k==0)break; }
index=0;
do //轮廓跟踪算法
//循环搜索下一边界点，直到回到起始点 {
m=0;//对边界点进行搜索时,用来判断是否为第一个搜索到的1(边界点) startindex=index+3+8; //对此边界点周围进行搜索时的起始链码 for(i=0;i<=7;i++) {
index=(startindex-i)%8;//进入搜索到的该轮廓点的链码 nx=x+directData[index][0];
ny=y+directData[index][1];//得到搜索的轮廓点在矩阵中的位置
if(Image[ny][nx]==1)//判断矩阵元素值为一，如果是，则为找到的边界点.令该边界点在矩阵中的元素值为7 {
Image[ny][nx]=7;
m=1; //表示此次循环结束.
x=nx;y=ny; //保存搜索到的边界点坐标值 }
if(m==1)break;//搜索结束，跳出循环。 }
}
while(x!=F_x||y!=F_y); cout<<\"轮廓为:\"<for(j=0;jif(Image[i][j]==7)cout<<\"*\"<<\" \"; elsecout<<\" \"<<\" \"; }
cout<12
