C++ Opencv imfill 孔洞填充函数的实现

• 敬告
• 函数实现的中心思想
• • 二值图
  • 寻找连通域的关键
  • 种子点的确定
  • 连通域的寻找过程
  • 条件设定
  • 最后赋值
  • 话不多说 直接上函数代码
  • 主函数代码
  • 代码框截图
  • 实例图片
  • 运行结果

敬告

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函数实现的中心思想

二值图

此程序针对于二值图，寻找二值图中 像素值为0的连通域，将所有连通域的像素点分别保存下来，将符合条件的连通域的像素值 置为255；

寻找连通域的关键

针对填洞功能的实现，也就是0置为255过程，我们需要以四连通为基本点进行寻找。

种子点的确定

寻找种子点，其实就是寻找二值图中像素值为0的点，我们可以直接采取 遍历 二值图 中的像素，将第一个遇见的像素值为0的点确定为 第一个连通域的种子点。这时候，有一些朋友可能会疑惑，因为按照我的说法，在遍历 的过程中，遇见的第n个像素值为0的点 就是第n个连通域的种子点，进一步说，在整个遍历过程中，遇见像素值为0的像素点的个数，就是连通域的个数。
是的！
当然，如果要实现这一点，那我们就需要在各个连通域的寻找的过程中，将找到的点全部立即置为255，（此处不一定非得是255，只要不是0即可）这样在寻找结束后，我们再遍历二值图时，已经找到的连通域中的所有像素点的值均为255，当再次找到像素值为0 的像素点时，此像素点必是下一个待寻找的连通域的种子点

连通域的寻找过程

首先创建四连通的向量，vector<Point> upp;用来存储上下前后四个点，
创建vector<vector<vector<Point>>> lenm;用来存储所有的连通域，至于为什么要创建三维Point数组，大家可以先看看关于这个三维数组的注释，（下面的公式就是，程序中也有相应的注释），了解清楚每一维代表的意义，再结合一下程序，我感觉大家应该可以明白，再简要赘述一下，lenm.size()为连通域的个数。
如图所示；函数为第i个连通域像素点个数的求和。

条件设定

在经过以上的寻找过程后，得到的结果必然是全白的图像，而我们只想要填充孔洞，所以我们需要去除不符合的连通域。所谓孔洞，其实就是周围被像素值为255的点包围起来的连通域，但是，有一些连通域，直接和图像的边界相连，而这并不是我们想要的， 至少不是我想要的，（如果大家有不同的需求，程序也是很容易改过去的）。所以，我需要一个标志位，当这个连通域中的像素点接触到边界后，给这个连通域一个标记。在下面的程序中，我用vector<vector<int>> Flag;来存储标记点，其中Flag[i]表示第i个连通域的标记点。在程序中，找到种子点后，首先将第i个连通域的Flag[i][0] = 1;，如果在此连通域中出现边界点，再Flag[i][0] = 0;（在程序中，此处貌似有一个小BUG，我就先不改了[?]）

最后赋值

在寻找到的所有连通域中，Flag[i][0] == 1; {其中 i 属于 [0，Flag.size()) }的连通域为符合要求的连通域，因此将lenm[i];中的所有像素点赋值255即可。

话不多说 直接上函数代码

输入二值图；
返回二值图；

Mat imfill(Mat cop){Mat fcop;cop.copyTo(fcop);vector<Point> upp;//定义四连通点集，有必要可以是八连通upp.push_back(Point(-1, 0));upp.push_back(Point(0, -1));upp.push_back(Point(0, 1));upp.push_back(Point(1, 0));//upp.push_back(Point(1, 1));//upp.push_back(Point(-1,-1));//upp.push_back(Point(-1, 1));//upp.push_back(Point(1, -1));vector<vector<vector<Point>>> lenm;//三维point向量 lenm.size()是连通域的个数/*int impixel_sum = 0;for (int j = 0,j<lenm[i].size();j++){    impixel_sum+= lenm[i][j].size();}//这段循环 表示第i个连通域中 像素点的个数。*/vector<vector<Point>> numim;vector<Point> ssinum;vector<vector<int>> Flag;vector<int> ce;int nmss = 0;//连通域的个数；int nums = 0;//中间变量 用来存储 lenm.size();即 在程序运行过程中 nums始终等于 lenm[i][j][k] 中的j 的 值的大小;int s1 = 0;//标志位 ，每次区域生长后 符合条件的像素个数，当第i个连通域，在经过第j次生长后，s1=lenm[i][j].size(),//若s1==0,表示生长结束,不再有符合条件的点，第i连通域中的所有点都已经找到。for (int row = 0; row < fcop.rows; row++){for (int col = 0; col < fcop.cols; col++){if (fcop.at<uchar>(row, col) == 0){ce.push_back(1);Flag.push_back(ce);//vector<vector<Point>> numim;//vector<Point> ssinum;ssinum.push_back(Point(col, row));numim.push_back(ssinum);fcop.at<uchar>(row, col) = 255;ssinum.clear();s1 = 1;while (s1 > 0){//ce.push_back(1);//Flag.push_back(ce);//vector<Point> ssinum;for (int i = 0; i < numim[nums].size(); i++){for (int j = 0; j < upp.size(); j++){int X = numim[nums][i].x + upp[j].x;int Y = numim[nums][i].y + upp[j].y;if (X >= 0 && Y >= 0 && X < fcop.cols && Y < fcop.rows){if (fcop.at<uchar>(Y, X) == 0){ssinum.push_back(Point(X, Y));fcop.at<uchar>(Y, X) = 255;}}if (X == 0 || Y == 0 || X == fcop.cols - 1 || Y == fcop.rows - 1){Flag[nmss][0] = 0;}}}//Flag.push_back(ce);numim.push_back(ssinum);s1 = ssinum.size();nums++;ssinum.clear();/*ce.clear();*/}nums = 0;lenm.push_back(numim);numim.clear();nmss++;ce.clear();}}}//imshow("1",fcop);Mat ffcop;cop.copyTo(ffcop);//ffcop = Mat::zeros(cop.size(),cop.type());for (int i = 0; i < Flag.size(); i++){if (Flag[i][0] == 1){for (int j = 0; j < lenm[i].size(); j++){for (int k = 0; k < lenm[i][j].size(); k++){int X = lenm[i][j][k].x;int Y = lenm[i][j][k].y;ffcop.at<char>(Y, X) = 255;}}}}return ffcop;}

主函数代码

#include<opencv2/opencv.hpp>#include<iostream>#include"imfill.h"using namespace std;using namespace cv;Mat src;vector<vector<Point>>  lunk;vector<Vec4i> level;//RNG rn;int main(){src = imread("5.jpg");//imshow("万丈高楼第一步",src);Mat dst, gray, erzhi;blur(src, dst, Size(3, 3), Point(-1, -1));//imshow("均值滤波",dst);cvtColor(dst, gray, COLOR_BGR2GRAY);//imshow("灰度图",gray);Canny(gray, erzhi, 100, 200, 3, false);//imshow("边缘检测",erzhi);Mat holef;holef = imfill(erzhi);imshow("填洞", holef);waitKey(0);return 0;}

代码框截图

实例图片

运行结果

总结：此程序会填充所有的孔洞，如果想只填充指定阈值范围内的孔洞，需要再多计算每个连通域像素的个数即可，因为所有数据都已经存了下来，所以计算会比较简单。
此程序的运行时间感觉也还可以，如果大家有改进的方法可以共献良策。
自我介绍：
本人是opencv小白，用过半年matlab,最近导师让用C++,所以刚接触不久。第一次发文章，如果程序或者文章哪里有问题，请多多指出，我会立即改正。如果想和楼主一起交流opencv的有关知识，请联系Q:1786184325,让我们一起学习，共同进步！