改进Zhang Suen细化算法的C#实现

本文主要实现了改进Zhang Suen细化算法的C#实现，相关论文：“牟少敏,杜海洋,苏平,查绪恒,陈光艺.一种改进的快速并行细化算法[J].微电子学与计算机,2013,(第1期)” 。这篇论文中关于Zhang Suen细化算法的描述，貌似存在问题。本文的算法中的意思是两次标记的点迭代后同时删除。而zhang快速算法，是分为两步删除边界点的。第一步迭代之后，已经做标记的点就需要删除了。如果两步可以放在一起删除的话，为什么不在一次迭代中将几个条件一起判断呢

一：Zhang-Suen细化算法介绍

Zhang-Suen细化算法通常是一个迭代算法，整个迭代过程分为两步：

Step One：循环所有前景像素点，对符合如下条件的像素点标记为删除：

1. 2 <= N(p1) <=6

2. S(P1) = 1

3. P2 * P4 * P6 = 0

4. P4 * P6 * P8 = 0

其中N(p1)表示跟P1相邻的8个像素点中，为前景像素点的个数

S(P1)表示从P2 ～ P9 ～ P2像素中出现0～1的累计次数，其中0表示背景，1表示前景

完整的P1 ～P9的像素位置与举例如下：

其中 N(p1) = 4, S(P1) = 3, P2*P4*P6=0*0*0=0, P4*P6*P8=0*0*1=0, 不符合条件，无需标记为删除。

Step Two：跟Step One很类似，条件1、2完全一致，只是条件3、4稍微不同，满足如下条件的像素P1则标记为删除，条件如下：

1. 2 <= N(p1) <=6

2. S(P1) = 1

3. P2 * P4 * P8 = 0

4. P2 * P6 * P8 = 0

循环上述两步骤，直到两步中都没有像素被标记为删除为止，输出的结果即为二值图像细化后的骨架。

二：代码实现步骤

        #region 改进 Zhang-Suen algorithmpublic Bitmap zhang_thinimage_improve(Bitmap bmp){int imgWidth = bmp.Width;int imgHeight = bmp.Height;byte[,] BinaryArray = new byte[imgHeight, imgWidth];int depth = Bitmap.GetPixelFormatSize(bmp.PixelFormat);if (depth != 1)//判断位深度
            {int threshold = 0;BinaryArray = ToBinaryArray(bmp, out threshold);}else{BinaryArray = BinaryBitmapToBinaryArray(bmp);}int[] Zhangmude = new int[9];//int deletecount = 0;List<Point> deletelist = new List<Point>();while (true){for (int y = 1; y < imgHeight-1; y++){for (int x = 1; x < imgWidth-2; x++){if (BinaryArray[y, x] == 0){Zhangmude[0] = 1;if (BinaryArray[y - 1, x] == 0) Zhangmude[1] = 1;else Zhangmude[1] = 0;if (BinaryArray[y - 1, x + 1] == 0) Zhangmude[2] = 1;else Zhangmude[2] = 0;if (BinaryArray[y, x + 1] == 0) Zhangmude[3] = 1;else Zhangmude[3] = 0;if (BinaryArray[y + 1, x + 1] == 0) Zhangmude[4] = 1;else Zhangmude[4] = 0;if (BinaryArray[y + 1, x] == 0) Zhangmude[5] = 1;else Zhangmude[5] = 0;if (BinaryArray[y + 1, x - 1] == 0) Zhangmude[6] = 1;else Zhangmude[6] = 0;if (BinaryArray[y, x - 1] == 0) Zhangmude[7] = 1;else Zhangmude[7] = 0;if (BinaryArray[y - 1, x - 1] == 0) Zhangmude[8] = 1;else Zhangmude[8] = 0;int whitepointtotal = 0;for (int k = 1; k < 9; k++){//得到1的个数whitepointtotal = whitepointtotal + Zhangmude[k];}if ((whitepointtotal >= 2) && (whitepointtotal <= 6)){//得到01的个数int ap = 0;if ((Zhangmude[1] == 0) && (Zhangmude[2] == 1)) ap++;if ((Zhangmude[2] == 0) && (Zhangmude[3] == 1)) ap++;if ((Zhangmude[3] == 0) && (Zhangmude[4] == 1)) ap++;if ((Zhangmude[4] == 0) && (Zhangmude[5] == 1)) ap++;if ((Zhangmude[5] == 0) && (Zhangmude[6] == 1)) ap++;if ((Zhangmude[6] == 0) && (Zhangmude[7] == 1)) ap++;if ((Zhangmude[7] == 0) && (Zhangmude[8] == 1)) ap++;if ((Zhangmude[8] == 0) && (Zhangmude[1] == 1)) ap++;//计算bpint bp = 0;bp += Zhangmude[1];bp += Zhangmude[2] << 1;bp += Zhangmude[3] << 2;bp += Zhangmude[4] << 3;bp += Zhangmude[5] << 4;bp += Zhangmude[6] << 5;bp += Zhangmude[7] << 6;bp += Zhangmude[8] << 7;if (ap == 1 || bp == 65 || bp == 5 || bp == 20 || bp == 80 || bp == 13 || bp == 22 || bp == 52 || bp == 133 || bp == 141 || bp == 54){if ((Zhangmude[1] * Zhangmude[3] * Zhangmude[5] == 0) && (Zhangmude[3] * Zhangmude[5] * Zhangmude[7] == 0)){deletelist.Add(new Point(y, x));}}}}}}if (deletelist.Count() == 0) break;foreach (var deleteItem in deletelist){BinaryArray[deleteItem.X, deleteItem.Y] = 255;}deletelist.Clear();for (int y = 1; y < imgHeight-1; y++){for (int x = 1; x < imgWidth-1; x++){if (BinaryArray[y, x] == 0){Zhangmude[0] = 1;if (BinaryArray[y - 1, x] == 0) Zhangmude[1] = 1;else Zhangmude[1] = 0;if (BinaryArray[y - 1, x + 1] == 0) Zhangmude[2] = 1;else Zhangmude[2] = 0;if (BinaryArray[y, x + 1] == 0) Zhangmude[3] = 1;else Zhangmude[3] = 0;if (BinaryArray[y + 1, x + 1] == 0) Zhangmude[4] = 1;else Zhangmude[4] = 0;if (BinaryArray[y + 1, x] == 0) Zhangmude[5] = 1;else Zhangmude[5] = 0;if (BinaryArray[y + 1, x - 1] == 0) Zhangmude[6] = 1;else Zhangmude[6] = 0;if (BinaryArray[y, x - 1] == 0) Zhangmude[7] = 1;else Zhangmude[7] = 0;if (BinaryArray[y - 1, x - 1] == 0) Zhangmude[8] = 1;else Zhangmude[8] = 0;int whitepointtotal = 0;for (int k = 1; k < 9; k++){//得到1的个数whitepointtotal = whitepointtotal + Zhangmude[k];}if ((whitepointtotal >= 2) && (whitepointtotal <= 6)){//得到01的个数int ap = 0;if ((Zhangmude[1] == 0) && (Zhangmude[2] == 1)) ap++;if ((Zhangmude[2] == 0) && (Zhangmude[3] == 1)) ap++;if ((Zhangmude[3] == 0) && (Zhangmude[4] == 1)) ap++;if ((Zhangmude[4] == 0) && (Zhangmude[5] == 1)) ap++;if ((Zhangmude[5] == 0) && (Zhangmude[6] == 1)) ap++;if ((Zhangmude[6] == 0) && (Zhangmude[7] == 1)) ap++;if ((Zhangmude[7] == 0) && (Zhangmude[8] == 1)) ap++;if ((Zhangmude[8] == 0) && (Zhangmude[1] == 1)) ap++;//计算bpint bp = 0;bp += Zhangmude[1];bp += Zhangmude[2] << 1;bp += Zhangmude[3] << 2;bp += Zhangmude[4] << 3;bp += Zhangmude[5] << 4;bp += Zhangmude[6] << 5;bp += Zhangmude[7] << 6;bp += Zhangmude[8] << 7;if (ap == 1 || bp == 65 || bp == 5 || bp == 20 || bp == 80 || bp == 13 || bp == 22 || bp == 52 || bp == 133 || bp == 141 || bp == 54){if ((Zhangmude[1] * Zhangmude[3] * Zhangmude[7] == 0) && (Zhangmude[1] * Zhangmude[5] * Zhangmude[7] == 0)){deletelist.Add(new Point(y, x));}}}}}}if (deletelist.Count() == 0) break;foreach (var deleteItem in deletelist){BinaryArray[deleteItem.X, deleteItem.Y] = 255;}deletelist.Clear();}Bitmap dstBmp = BinaryArrayToBinaryBitmap(BinaryArray);return dstBmp;}#endregion

还有一个问题需要注意，找到要删除的点之后不能立即删除，而是把找到的点做标记，等第一步全部遍历完之后才删除标记的点。同样第二步也是这样。

下面是实验结果：

本文借鉴了两篇博客，下面是原文地址：

https://blog.csdn.net/u011941438/article/details/54628836

https://blog.csdn.net/jia20003/article/details/52142992

转载于:https://www.cnblogs.com/dearzhoubi/p/10173015.html

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