分水岭算法VC实现.docx
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分水岭算法VC实现
函数名：
Watershed
功能：
用标记-分水岭算法对输入图像进行分割
算法实现：
无
输入参数说明：
OriginalImage--输入图像（灰度图，0~255）
SeedImage --标记图像（二值图，0-非标记，1-标记）
LabelImage --输出图像（1-第一个分割区域，2-第二个分割区域，...）
row --图像行数
col --图像列数
返回值说明：
无
====================================================================*/
voidWINAPICDib:
:
Watershed（unsignedchar**OriginalImage,char**SeedImage,int**LabelImage,introw,intcol）
{
//usingnamespacestd;
//标记区域标识号，从1开始
intNum=0;
inti,j;
//保存每个队列种子个数的数组
vectorSeedCounts;
//临时种子队列
queuequetem;
//保存所有标记区域种子队列的数组，里面放的是种子队列的指针
vector*>vque;
int*array;
//指向种子队列的指针
queue*pque;
POINTtemp;
for（i=0;i{
for（j=0;j LabelImage[i][j]=0;
}
intm,n,k=0;
BOOLup,down,right,left,upleft,upright,downleft,downright;//8directions...
//预处理,提取区分每个标记区域，并初始化每个标记的种子队列
//种子是指标记区域边缘的点，他们可以在水位上升时向外淹没（或者说生长）
//pan'swords：
我的理解是梯度值较小的象素点，或者是极小灰度值的点。
for（i=0;i{
for（j=0;j {
//如果找到一个标记区域
if（SeedImage[i][j]==1）
{
//区域的标识号加一
Num++;
//分配数组并初始化为零，表示可有256个灰阶
array=newint[256];
ZeroMemory（array,256*sizeof（int））;
//种子个数数组进vector，每次扫描则生成一个数组，并用区域标识号来做第一维。
灰度级做第二维。
//表示某个盆地区域中某灰阶所对应的点的数目。
SeedCounts.push_back（array）;
//分配本标记号的优先队列，256个种子队列，
//表示对应一个灰阶有一个队列，并且每个队列可以存储一个集合的点信息
pque=newqueue[256];
//加入到队列数组中，对应的是本标记号Num的
vque.push_back（pque）;
//当前点放入本标记区域的临时种子队列中
temp.x=i;
temp.y=j;
quetem.push（temp）;
//当前点标记为已处理
LabelImage[i][j]=Num;
SeedImage[i][j]=127;//表示已经处理过
//让临时种子队列中的种子进行生长直到所有的种子都生长完毕
//生长完毕后的队列信息保存在vque中，包括区域号和灰阶，对应点数存储在seedcounts中
while（!
quetem.empty（））
{
up=down=right=left=FALSE;
upleft=upright=downleft=downright=FALSE;
//队列中取出一个种子
temp=quetem.front（）;
m=temp.x;
n=temp.y;
quetem.pop（）;
//注意到127对扫描过程的影响，影响下面的比较，但是不影响while语句中的扫描
if（m>0）
{
//上方若为可生长点则加为新种子
if（SeedImage[m-1][n]==1）
{
temp.x=m-1;
temp.y=n;
quetem.push（temp）;//如果这样的话，那么这些标记过的区域将再次在while循环中被扫描到，不会，因为值是127
//新种子点标记为已淹没区域，而且是当前区域，并记录区域号到labelImage
LabelImage[m-1][n]=Num;
SeedImage[m-1][n]=127;
}
else//否则上方为不可生长
{
up=TRUE;
}
}
if（m>0&&n>0）
{
if（SeedImage[m-1][n-1]==1）//左上方若为可生长点则加为新种子
{
temp.x=m-1;
temp.y=n-1;
quetem.push（temp）;
//新种子点标记为已淹没区域，即下一个循环中以127来标识不再扫描，而且是当前区域
LabelImage[m-1][n-1]=Num;
SeedImage[m-1][n-1]=127;
}
else//否则左上方为不可生长
{
upleft=TRUE;
}
}
if（m {
if（SeedImage[m+1][n]==1）//下方若为可生长点则加为新种子
{
temp.x=m+1;
temp.y=n;
quetem.push（temp）;
//新种子点标记为已淹没区域，而且是当前区域
LabelImage[m+1][n]=Num;
SeedImage[m+1][n]=127;
}
else//否则下方为不可生长
{
down=TRUE;
}
}
if（m<（row-1）&&n<（col-1））
{
if（SeedImage[m+1][n+1]==1）//下方若为可生长点则加为新种子
{
temp.x=m+1;
temp.y=n+1;
quetem.push（temp）;
//新种子点标记为已淹没区域，而且是当前区域
LabelImage[m+1][n+1]=Num;
SeedImage[m+1][n+1]=127;
}
else//否则下方为不可生长
{
downright=TRUE;
}
}
if（n {
if（SeedImage[m][n+1]==1）//右方若为可生长点则加为新种子
{
temp.x=m;
temp.y=n+1;
quetem.push（temp）;
//新种子点标记为已淹没区域，而且是当前区域
LabelImage[m][n+1]=Num;
SeedImage[m][n+1]=127;
}
else//否则右方为不可生长
{
right=TRUE;
}
}
if（m>0&&n<（col-1））
{
if（SeedImage[m-1][n+1]==1）//右上方若为可生长点则加为新种子
{
temp.x=m-1;
temp.y=n+1;
quetem.push（temp）;
//新种子点标记为已淹没区域，而且是当前区域
LabelImage[m-1][n+1]=Num;
SeedImage[m-1][n+1]=127;
}
else//否则右上方为不可生长
{
upright=TRUE;
}
}
if（n>0）
{
if（SeedImage[m][n-1]==1）//左方若为可生长点则加为新种子
{
temp.x=m;
temp.y=n-1;
quetem.push（temp）;
//新种子点标记为已淹没区域
LabelImage[m][n-1]=Num;
SeedImage[m][n-1]=127;
}
else//否则左方为不可生长
{
left=TRUE;
}
}
if（m<（row-1）&&n>0）
{
if（SeedImage[m+1][n-1]==1）//左下方若为可生长点则加为新种子
{
temp.x=m+1;
temp.y=n-1;
quetem.push（temp）;
//新种子点标记为已淹没区域
LabelImage[m+1][n-1]=Num;
SeedImage[m+1][n-1]=127;
}
else//否则左方为不可生长
{
downleft=TRUE;
}
}
//上下左右只要有一点不可生长，那么本点为初始种子队列中的一个
//这里可否生长是由seedimage中的值来决定的。
if（up||down||right||left||
upleft||downleft||upright||downright）
{
temp.x=m;
temp.y=n;
//下面这个矢量数组：
第一维是标记号；第二维是该图像点的灰度级
//m,n点对应的是while循环里面扫描的像素点。
//Num是当前的区域号
//这样这个二维信息就表示了，某个区域中对应某个灰度级对应的成员点的集合与个数
//分别由下面两个量来表达
vque[Num-1][OriginalImage[m][n]].push（temp）;//这两句中我把Num-1改成了Num...pan'scodes...
SeedCounts[Num-1][OriginalImage[m][n]]++;
}
}//while结束，扫描到quetem为空而止。
也就是对应所有的节点都得到不可生长为止（或者是周围的点要么不可生长，要么已生长）
}//if结束
//if（Num==5）
//return;
}
}
//在上述过程中，如果标记的点为0则表示，没有扫描到的点，或者表明不是输入的种子点
//这里相当于是找seedimage传过来的初始区域的分水岭界线的所有的点；并且用标号记录每个区域，同时集水盆的边缘点进入队列。
//上面是找集水盆的程序。
同时也是连通区域。
/*************************************/
//test这里测试一下剩下的非水盆地的点数。
intseednum;
for（i=0;i{
for（j=0;j {
if（SeedImage[i][j]==0）
seednum++;
}
}
CStringstr;
str.Format（"preregionnum:
%d",Num）;
AfxMessageBox（str）;
/*************************************/
boolactives;//在某一水位处，所有标记的种子生长完的标志
intWaterLevel;
//淹没过程开始，水位从零开始上升，水位对应灰度级，采用四连通法
for（WaterLevel=0;WaterLevel<180;WaterLevel++）//第二维。
。
。
{
actives=true;
while（actives）
{
actives=false;
//依次处理每个标记号所对应的区域，且这个标记号对应的区域的点的个数在SeedCounts里面
for（i=0;i。
。
{
if（!
vque[i][WaterLevel].empty（））//对应的分水岭不为空集,i表示区域号，waterlevel表示灰阶
{
actives=true;
while（SeedCounts[i][WaterLevel]>0）
{
SeedCounts[i][WaterLevel]--;//取出一个点，个数少一
temp=vque[i][WaterLevel].front（）;//取出该区域的一个点，清空这个边缘点，表示当前
//灰度级该像素已经处理掉了。
vque[i][WaterLevel].pop（）;
m=temp.x;
n=temp.y;//当前种子的坐标
if（m>0）
{
if（!
LabelImage[m-1][n]）//上方若未处理，表示没有标号，应该在输入前已经作过初始化为0
//本函数中在开头也作过初始化
{
temp.x=m-1;
temp.y=n;
LabelImage[m-1][n]=i+1;//上方点标记为已淹没区域
//注意到这个标记是与扫描点的区域号相同，一定在这个标号所属的区域吗？
是的
//这样在下一轮至少会扫描到这个点，确保不遗漏，但是下一轮的处理会使它合理
//归类吗？
问题还有这样标记并没有一定将它加入到种子队列。
也就是说它
//只是被淹没而不能向上淹没。
只有满足下述可生长条件才行。
if（OriginalImage[m-1][n]<=WaterLevel）//上方若为可生长点则加入当前队列，当前高度的队列
{
vque[i][WaterLevel].push（temp）;
}
else//否则加入OriginalImage[m-1][n]对应的灰度级的队列，为什么？
{
vque[i][OriginalImage[m-1][n]].push（temp）;
SeedCounts[i][OriginalImage[m-1][n]]++;
}
}
}
if（m {
if（!
LabelImage[m+1][n]）//下方若未处理
{
temp.x=m+1;
temp.y=n;
LabelImage[m+1][n]=i+1;//下方点标记为已淹没区域
if（OriginalImage[m+1][n]<=WaterLevel）//下方若为可生长点则加入当前队列
{
vque[i][WaterLevel].push（temp）;
}
else//否则加入OriginalImage[m+1][n]级队列
{
vque[i][OriginalImage[m+1][n]].push（temp）;
SeedCounts[i][OriginalImage[m+1][n]]++;
}
}
}
if（n {
if（!
LabelImage[m][n+1]）//右边若未处理
{
temp.x=m;
temp.y=n+1;
LabelImage[m][n+1]=i+1;//右边点标记为已淹没区域
if（OriginalImage[m][n+1]<=WaterLevel）//右边若为可生长点则加入当前队列
{
vque[i][WaterLevel].push（temp）;
}
else//否则加入OriginalImage[m][n+1]级队列
{
vque[i][OriginalImage[m][n+1]].push（temp）;
SeedCounts[i][OriginalImage[m][n+1]]++;
}
}
}
if（n>0）
{
if（!
LabelImage[m][n-1]）//左边若未处理
{
temp.x=m;
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