简述边界表示的四连通区域的种子填充算法的基本思想和执行步骤

Posted 2023-05-12

一、种子填充算法思想：
首先填充种子所在的尚未填充的一区段,然后确定与这一区段相邻的上下两条扫描线上位于该区段内是否存在需要填充的新区段,如果存在,则依次把每个新区段最右端的象素作为种子放入堆栈。反复这个过程,直到堆栈为空。
二、种子填充算法步骤：
1、初始化堆栈。
2、种子压入堆栈。
3、While（堆栈非空）从堆栈弹出种子象素。 参考技术A 我现在假定你已经把你的大部分背景都至为0或255，并且已经进行了边缘检测
首先从上至下，从左至右寻找一个种子点
然后：（递归算法）
a） 种子像素压入栈中；
b） 如果栈为空，则转e)；否则转c)；
c） 弹出一个像素，并将该像素置成填充色；并判断该像素相邻的四连通像素是否为边界色或已经置成多边形的填充色，若不是，则将该像素压入栈；
d） 转b）；
e） 结束。
而后寻找另一个种子点，这时不要忘了加约束条件，比如不要跟已经填充过的区域有重叠
继续上述步骤追答

不好意思回答有点错误，我再看看

假如你进行了阀值分割，把大部分背景置为【灰度1】，然后进行边缘检测，
这时你把用上面的递归算法把背景置为100（此值不要与【灰度1】相同即可，因为目标中也有很多像素值为【灰度1】),然后把图像中不是100的其他像素都置为0，这个时候你会发现目标中也有像素值为100的像素，但因为此值很少，你可以检测这个像素的周围特点（周围像素一般是0），再把这样特点的100像素置为0，ok！
不知道我说的对不对,呵呵，可能有漏洞！

参考技术B 百度HI 给我推荐的这个问题 把哥弄郁闷了 没看懂

计算机图形学——区域填充算法

一、区域填充概念

区域：指已经表示成点阵形式的填充图形，是象素的集合。

区域填充：将区域内的一点（常称【种子点】）赋予给定颜色，然后将这种颜色扩展到整个区域内的过程。

区域填充算法要求区域是连通的，因为只有在连通区域中，才可能将种子点的颜色扩展到区域内的其它点。

1、区域有两种表示形式

1）内点表示：枚举出区域内部的所有象素，内部所有象素着同一个颜色，边界像素着与内部象素不同的颜色。
2）边界表示：枚举出区域外部的所有象素，边界上的所有象素着同一个颜色，内部像素着与边界象素不同的颜色。

2、区域连通

1）四向连通区域：从区域上一点出发可通过【上、下、左、右】四个方向移动的组合，在不越出区域的前提下，到达区域内的任意象素。
2）八向连通区域：从区域上一点出发可通过【上、下、左、右、左上、右上、左下、右下】八个方向移动的组合，在不越出区域的前提下，到达区域内的任意象素。

二、简单种子填充算法

基本思想

给定区域G一种子点（x, y）,首先判断该点是否是区域内的一点，如果是，则将该点填充为新的颜色，然后将该点周围的四个点（四连通）或八个点（八连通）作为新的种子点进行同样的处理，通过这种扩散完成对整个区域的填充。

这里给出一个四连通的种子填充算法（区域填充递归算法），使用【栈结构】来实现
原理算法原理如下：种子像素入栈，当【栈非空】时重复如下三步：

算法代码

 这里给出八连通的种子填充算法的代码：

void flood_fill_8(int[] pixels, int x, int y, int old_color, int new_color)

    if(x<w&&x>0&&y<h&&y>0)
    
        if (pixels[y*w+x]==old_color)
        
            pixels[y*w+x]== new_color);
            flood_fill_8(pixels, x,y+1,old_color,new_color);
            flood_fill_8(pixels, x,y-1,old_color,new_color);
            flood_fill_8(pixels, x-1,y,old_color,new_color);
            flood_fill_8(pixels, x+1,y,old_color,new_color);
            flood_fill_8(pixels, x+1,y+1,old_color,new_color);
            flood_fill_8(pixels, x+1,y-1,old_color,new_color);
            flood_fill_8(pixels, x-1,y+1,old_color,new_color);
            flood_fill_8(pixels, x-1,y-1,old_color,new_color);
        
    

简单种子填充算法的不足

 a)有些像素会多次入栈，降低算法效率，栈结构占空间
 b)递归执行，算法简单，但效率不高，区域内每一像素都要进/出栈，费时费内存
 c)改进算法，减少递归次数，提高效率

三、扫描线种子填充算法

基本思想

从给定的种子点开始，填充当前扫描线上种子点所在的一区段，然后确定与这一段相邻的上下两条扫描线上位于区域内的区段（需要填充的区间），从这些区间上各取一个种子点依次把它们存起来，作为下次填充的种子点。反复进行这过程，直到所保存的各区段都填充完毕。

算法步骤

步骤 1：（初始化）将算法设置的堆栈置为空。将给定的种子点（x, y）压入堆栈
步骤 2：（出栈）如果堆栈为空，算法结束；否则取栈顶元素（x, y）作为种子点
步骤 3：（区段填充）从种子点（x, y）开始，沿纵坐标为y的当前扫描线向左右两个方向逐个像素用新的颜色值进行填充，直到边界为止即象素颜色等于边界色。设区间两边界的横坐标分别为xleft 和xright。
步骤4：在与当前扫描线相邻的上下两条扫描线上，以区间[xleft, xright]为搜索范围，求出需要填充的各小区间，把各小区间中最右边的点并作为种子点压入堆栈，转到步骤2。

 

算法的关键原则

1）搜索原则：

从前一个填充的区间（边界之间的范围xleft, xright）作为后一条扫描线种子点寻找的范围。

2）填充原则：

从种子点往左，右填，填到边界

 

实例

上述算法的描述过于抽象，直接看演示

算法代码

Stack stack=new Stack();//堆栈 pixel_stack初始化
Stack.push (point)；    //(x,y)是给定的种子像素
while (!stack.empty())

    p=(Point)(stack.pop());//出栈，从堆栈中取一像素作种子像素
    x=p.x;
    y=p.y;
    savex=x;//保存种子点的横坐标x的值
    while (pixels [y*w+x]!= boundary_color)
    
        pixels [y*w+x]= new_color;
        x++;
     //从种子像素开始向右填充到边界
    xright=x–1; //保存线段的右端点
    x=savex–1;  //设定种子点往左填充的起点
    while (pixels [y*w+x]!= boundary_color)
    
        pixels [y*w+x] = new_color;
        x=x–1;
    
    //从种子像素开始向左填充到边界，以上两步完成区间填充。
    xleft=x+1； //保存线段的左端点，加1是因为前面 循环时多减一次
    x=xleft;     //起点是上次的左端点
    y=y+1;     //开始处理上一条扫描线
    while(x<=xright)   //在上一条扫描线上检查是否需要填充
    
        span_need_fill=false;   //先设定为不需要填充
        while (pixels [y*w+x] ==old_color&&x<=xright )
        
            //待填充的线段
            span_need_fill=true; //发现有旧象素，需要填充
            x=x+1;
         //待填充的线段处理完，即遇到边界色，!=old_color跳出

        if (span_need_fill)   //如果区间需要填充，则将其右端点作为种子点压进堆栈
        
            p=new Point(x-1,y);
            stack.push (p); //进栈
            span_need_fill=false;
        
        //继续向右检查以防有遗漏
        while (pixels [y*w+x] !=old_color &&x<=xright )
            x=x+1;
     //在上一条扫描线上检查完
    x＝xleft；
    y=y–2; //形成下一条扫描线的y值
//在下一条扫描线上从左向右检查位于区间[xleft，xright]上的像素，其方法与在上一条扫描线上检查的情况完全一样，见书。
//出栈完

四、多边形的扫描转换与区域填充算法小结

上一篇博客讲述了多边形的扫描转换 ，这里将多边形扫描转换和区域填充算法进行比较总结。

基本思想不同

多边形扫描转换是指将多边形的顶点表示转化为点阵表示

区域填充只改变填充颜色，不改变区域表示方式

基本条件不同

在区域填充算法中，要求给定区域内的一点作为种子点，然后从这一点根据连通性将新的颜色扩展到整个区域。

扫描转换多边形是从多边形的边界（顶点）信息出发，利用多种形式的连贯性进行填充的。

扫描转换区域填充的核心是知道多边形的边界，要得到多边形内部的像素集，有很多种办法。其中扫描线算法是利用一套特殊的数据结构，避免求交，然后一条条扫描线确定。

区域填充条件更强一些，不但要知道边界，而且要知道区域内的一点，可以利用四连通或八连通区域不断向外扩展。

 

填充一个定义的区域的选择包括：

a)选择实区域颜色或图案填充方式

b)选择某种颜色和图案

这些填充选择可以应用于多边形区域或用曲线边界定义的区域；此外，区域可用多种画笔、颜色和透明度参数来绘制