基于可变工作窗的三维二值图像连通体标记处理方法

1.本发明属于图像处理技术领域，具体涉及一种基于可变工作窗的三维二值图像连通体标记处理方法。


背景技术：

2.为了识别图像中的物体，通常要先将图像中感兴趣的物体部分和其他部分区分开，有意义的区域像素被称为物体像素(或前景像素，在三维二值图像中，像素被称为体素)，而其他像素则被称为背景像素。由于属于同一物体的像素具有连通性，一般通过连通体标记的方法识别图像中的不同物体，进而提取各个物体的特征，再进行模式识别。所以，连通体标记处理是提取图像中各个物体特征的前提，是图像模式识别领域里极为重要的基本处理之一。
3.近十年来，二维二值图像的标记处理研究有了很大的进展，但在三维二值图像标记处理方面的研究比较缓慢，主要原因是在前几年里三维图像还没有得到广泛的应用。但近些年来，随着计算机断层技术(ct)、核磁共振技术(mri)、光学、超声波、声纳、激光等三维成像技术的发展，三维图像在医疗、矿产探测、3d打印、环境监测等方面开始得到了广泛的应用。在这些应用中，比如，需要检测癌变组织的体积，检测血管中血块的数目和体积，空气或水中的悬浮物的数量和大小，材料实验中结晶体的个数和体积，通过计算部件的体积决定3d打印机所需的材料等。因此，三维二值图像连通体标记处理的算法研究可以对相关领域提供更有力的技术支持，另外随着大数据时代的来临，各个领域海量图像数据的分析和识别的需求量不断增多，对于三维二值图像连通体标记处理的高速化研究势在必行，而标记处理中对邻接体素的检查顺序是影响连通体标记处理效率的关键。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种基于可变工作窗的三维二值图像连通体标记处理方法，解决了现有技术中存在的三维二值图像标记处理中对邻接体素冗余检查效率低的问题。
5.本发明所采用的技术方案，基于可变工作窗的三维二值图像连通体标记处理方法，具体按照以下步骤实施：
6.步骤1、读入一幅三维二值图像，按照从上到下、自左向右的顺序扫描体素，当扫描的体素为背景体素时不需要做任何操作，对于扫描到的体素为一个物体体素时，如果前一个被标记的体素是背景体素时使用工作窗1进行标记处理，进入步骤2；否则使用工作窗2进行标记处理，进入步骤3；
7.步骤2、按照优化的检查顺序检查工作窗1的邻接体素，用第一个检查到的物体体素的标号赋值当前物体体素，继续检查未被检查的邻接体素合并由当前物体体素的出现引起的等价标号；如果检查完所有的邻接体素均为背景体素，则用新的标号赋值当前的物体体素，进入下一个被扫描体素的标记处理；
8.步骤3、用前一个被处理的物体体素的标号赋值当前物体体素，按照优化的检查顺
序检查工作窗2的邻接体素，进行等价标号的合并处理。
9.本发明的特点还在于，
10.步骤2具体按照以下步骤实施：
11.使用工作窗1进行连通体标记处理方法如下：
12.对工作窗1中的12个邻接体素的检查顺序为：v9→v10
→
(v3,v6)
→
(v4,v7,v8)
→
(v2,v5,v
12
)
→v13
→v11
，第一个被检查的邻接体素为v9，当该体素为物体体素时，则用v9的标号标记当前的物体体素，此时结束当前物体体素的标记处理进入下一个被扫描体素的标记处理；否则当v9是背景体素时，按照上述顺序检查体素v
10
，当v
10
为物体体素时，则用v
10
标号标记当前的物体体素；对这四个体素的标号进行等价标号的合并处理，之后结束当前物体体素的标记处理进入下一个被扫描的物体体素的标记处理；否则当v
10
是背景体素时，按照上述顺序检查体素v3，当v3是一个物体体素时，用v3标号赋值当前物体体素，v3与v
11
、v
12
和v
13
不邻接，v3、v
11
、v
12
和v
13
间的等价标号的合并处理与v
10
的处理过程类似，如果v3是背景体素则按照给定顺序继续检查剩余的体素完成标记处理。
13.步骤2中工作窗1的整个处理过程，按照给定顺序检查到的邻接体素为工作窗1中的第一个物体体素时，依据该物体体素的标号信息标记当前物体体素并处理等价标号问题，这一过程的结束标志着对当前物体体素标记处理的结束，不再对给定顺序中的后续邻接体素做检查处理，最坏的情况是给定序列中前11个体素均为背景体素，则还需要对第12个体素v
11
进行检查，如果v
11
为物体体素，用v
11
标号赋值当前物体体素，否则用一个新的标号赋值当前的物体体素。
14.步骤3具体按照以下步骤实施：
15.使用工作窗2进行标记处理的方法如下：
16.使用工作窗2进行标记处理时，当前物体体素的标号已经用前一个物体体素的标号赋值，所以下面仅描述工作窗2下的合并等价标号的处理过程，
17.由于前一个被标记的物体体素与体素v2,v3,v5,v6,v8,v9,v
11
和v
12
邻接，与体素v4、v7、v
10
和v
13
不邻接，所以合并等价标号时，仅合并与v4、v7、v
10
和v
13
存在的不等价标号，即工作窗2中仅包含v4、v7、v
10
和v
13
四个体素。
18.步骤3中，
19.体素u3(v2),u4(v3),u6(v5),u7(v6),u9(v8),u
10
(v9),u
12
(v
11
)和u
13
(v
12
)在标记处理前一个物体体素u时有可能已经被检查过了，而且u4(v3)、u7(v6)、u
10
(v9)和u
13
(v
12
)四个体素与工作窗2中v4、v7、v
10
和v
13
存在邻接关系，直接利用v3、v6、v9和v
12
的检查结果减少等价标号的合并处理操作。
20.步骤3中，分为5种状态等价标号的合并处理，下面的表述中1表示物体体素，0表示背景体素：
21.状态1：条件是v9＝1，v9为物体体素，v9与体素v、v4、v7、v
10
和v
13
均邻接，不存在等价标号的合并处理，结束对当前物体体素的标记处理，扫描下一个体素进行后续的标记处理；
22.状态2：条件是(v9＝0)∧{(v3＝1)∨(v6＝1)}∧(v
12
＝1)，v4、v7、v
10
和v
11
均与v和u邻接，不存在等价标号的合并处理，结束对当前物体体素的标记处理，扫描下一个体素进行后续的处理；
23.状态3：条件是(v9＝0)∧{(v3＝1)∨(v6＝1)}∧(v
12
＝0)，除了v
13
外，v4、v7和v
10
与v
和u邻接，当前状态下仅需要检查v
13
，如果v
13
＝1，合并(v,v
13
)的等价标号；
24.状态4：条件是(v9＝0)∧(v3＝0)∧(v6＝0)∧(v
12
＝1)，v
13
和v
10
与v和u邻接，但是v4和v7与u和v不邻接，所以，如果v4＝1，合并(v,v4)的等价标号，否则，如果v7＝1，合并(v,v7)的等价标号；
25.状态5：不满足上述条件的其它条件下，对于工作窗2的体素按照顺序：v
10
→
(v4,v7)
→v13
合并等价标号，如果v
10
＝1，合并(v,v
10
)的等价标号，结束当前物体体素的标记处理，进入下一个被扫描的物体体素的标记处理，否则v
10
＝0，则按照上述的顺序下一个被检查的体素是v4。
26.当连续被扫描的体素均为物体体素时，上面的5个状态可迭代使用，简化标记处理过程，假设v的下一个邻接体素w仍是一个物体体素时，则执行上述状态1-状态5中一个状态完成对物体体素w的标记处理，在状态1中，已知v9＝1，即就是：w8＝1，所以状态5用于w的标记处理；在状态2中，已知(v9＝0)∧{(v3＝1)∨(v6＝1)}∧(v
12
＝1)，即就是：(w8＝0)∧{(w2＝1)∨(w5＝1)}∧(w
11
＝1)，所以状态5用于w的标记处理；在状态3中，已知(v9＝0)∧{(v3＝1)∨(v6＝1)}∧(v
12
＝0)]，即就是：(w8＝0)∧{(w2＝1)∨(w5＝1)}∧(w
11
＝0)，所以，如果v
13
＝1，即就是：w
12
＝1，状态4用于w的标记处理，否则状态5用于w的标记处理；在状态4中，已知(v9＝0)∧(v3＝0)∧(v6＝0)∧(v
12
＝1)，即就是：(w8＝0)∧(w2＝0)∧(w5＝0)∧(w
11
＝1)，如果(v4＝1)∨(v7＝1)即就是：(w3＝1)∨(w6＝1)，状态3用于w的标记处理，否则状态5用于w的标记处理；在状态5中，依据给定的检查顺序：v
10
→
(v4,v7)
→v13
，如果v
10
＝1，即就是：w9＝1，状态1用于w的标记处理，其它情况与此类似，符合那个状态的条件即那种状态下进行w的标记处理。
27.本发明的有益效果是，检查邻接体素的标号情况完成对当前物体体素的标记处理是光栅扫描的三维二值图像连通体标记处理必不可少的操作，因为图像中的体素是一个一个连续扫描并依次进行标记处理的，所以当前物体体素的邻接体素与前一个被标记的物体体素和后一个被标记的物体体素的邻接体素间存在重叠，如果将前一个物体体素标记中检查过的邻接体素信息用于当前物体体素的标记，避免以及减少邻接体素冗余检查是提高连通体标记处理的重要因素。本发明采用了两种工作窗，根据前一个被处理的体素的状态，灵活选用其中一种进行当前物体体素的标记处理，特别是当连续的被标记的体素均为物体体素时，借助状态转换图可充分利用前一个被标记的物体体素的信息完成对当前物体体素的标记处理，避免了对邻接体素的冗余操作，提高了三维二值图像连通体标记处理的效率。为连通体标记处理在医学图像处理、矿产探测、3d打印等领域提供了理论支持和技术参考。
附图说明
28.图1是本发明基于可变工作窗的三维二值图像连通体标记处理方法中的工作窗1；
29.图2是本发明基于可变工作窗的三维二值图像连通体标记处理方法中的工作窗2；
30.图3是本发明基于可变工作窗的三维二值图像连通体标记处理方法中的体素v和w的已处理过的邻接体素；
31.图4是本发明基于可变工作窗的三维二值图像连通体标记处理方法中的工作窗2下的状态转换图；
32.图5是本发明基于可变工作窗的三维二值图像连通体标记处理方法中一个连通体
标记处理的实例图；
33.图6是本发明基于可变工作窗的三维二值图像连通体标记处理方法中v2所在的工作窗示意图；
34.图7是本发明基于可变工作窗的三维二值图像连通体标记处理方法中标记v2时被检查的邻接体素；
35.图8是本发明基于可变工作窗的三维二值图像连通体标记处理方法中v3所在的工作窗示意图；
36.图9是本发明基于可变工作窗的三维二值图像连通体标记处理方法中标记v3时被检查的邻接体素；
37.图10是本发明基于可变工作窗的三维二值图像连通体标记处理方法中v4所在的工作窗。
具体实施方式
38.下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
39.工作窗是在由标记一个物体体素时所邻接的邻接体素构成，如在三维二值图像的26-邻接关系中，通常由13个已标记过的邻接体素构成标记当前物体体素所用的工作窗。用邻接体素的标号赋值当前物体体素的同时，需要合并因为当前物体体素将不同的连通体连接在一起而引起的等价标号问题。可见，检查13个邻接体素的标号信息是标记当前物体体素必不可少的过程，也是影响连通体标记处理效率的关键。
40.经过对邻接体素的检查过程分析发现，对邻接体素的检查顺序以及当前工作窗中部分邻接体素在前一个物体体素标记中被检查过的信息的利用程度都直接影响了连通体标记处理的效率。为了满足三维二值图像处理的高速化，本发明提出了一种基于可变工作窗模式实现物体体素的标记方法，这种可变工作窗模式依据前一个体素是否为物体体素划分成两种不同的结构，在结构上简化了邻接体素的个数，同时优化了每种工作窗下连通体标记处理的过程，从而提高三维二值图像连通体标记处理的执行效率，为更高层次的图像处理过程节省处理时间。
41.本发明基于可变工作窗的三维二值图像连通体标记处理方法，具体按照以下步骤实施：
42.步骤1、读入一幅三维二值图像，按照从上到下、自左向右的顺序扫描体素，当扫描的体素为背景体素时不需要做任何操作，对于扫描到的体素为一个物体体素时，如果前一个被标记的体素是背景体素时使用工作窗1(如图1所示)进行标记处理，进入步骤2；否则使用工作窗2(如图2所示)进行标记处理，进入步骤3；
43.步骤2、按照优化的检查顺序检查工作窗1的邻接体素，用第一个检查到的物体体素的标号赋值当前物体体素，继续检查未被检查的邻接体素合并由当前物体体素的出现引起的等价标号；如果检查完所有的邻接体素均为背景体素，则用新的标号赋值当前的物体体素，因为当前的连通体仅包含当前被标记的物体体素，不存在合并等价标号的问题。进入下一个被扫描体素的标记处理；
44.步骤2具体按照以下步骤实施：
45.使用工作窗1进行连通体标记处理方法如下：
46.对工作窗1中的12个邻接体素的检查顺序为：v9→v10
→
(v3,v6)
→
(v4,v7,v8)
→
(v2,v5,v
12
)
→v13
→v11
，第一个被检查的邻接体素为v9，当该体素为物体体素时，则用v9的标号标记当前的物体体素，因为v9与工作窗1中的所有体素均邻接，所以不存在等价连通体，不需要进行等价标号的合并处理，此时结束当前物体体素的标记处理进入下一个被扫描体素的标记处理；否则当v9是背景体素时，按照上述顺序检查体素v
10
，当v
10
为物体体素时，则用v
10
标号标记当前的物体体素；因为v
10
与工作窗1中的体素v8、v2、v5和v
11
不邻接，有可能不在同一个连通体中，为确保标记的正确性，对这四个体素的标号进行等价标号的合并处理，之后结束当前物体体素的标记处理进入下一个被扫描的物体体素的标记处理；否则当v
10
是背景体素时，按照上述顺序检查体素v3，当v3是一个物体体素时，用v3标号赋值当前物体体素，v3与v
11
、v
12
和v
13
不邻接，v3、v
11
、v
12
和v
13
间的等价标号的合并处理与v
10
的处理过程类似，不再赘述。如果v3是背景体素则按照给定顺序继续检查剩余的体素完成标记处理。
47.步骤2中工作窗1的整个处理过程，按照给定顺序检查到的邻接体素为工作窗1中的第一个物体体素时，依据该物体体素的标号信息标记当前物体体素并处理等价标号问题，这一过程的结束标志着对当前物体体素标记处理的结束，不再对给定顺序中的后续邻接体素做检查处理，最坏的情况是给定序列中前11个体素均为背景体素，则还需要对第12个体素v
11
进行检查，如果v
11
为物体体素，用v
11
标号赋值当前物体体素，否则用一个新的标号赋值当前的物体体素。
48.步骤3、用前一个被处理的物体体素的标号赋值当前物体体素，按照优化的检查顺序检查工作窗2的邻接体素，进行等价标号的合并处理。
49.步骤3具体按照以下步骤实施：
50.结合图4，使用工作窗2进行标记处理的方法如下：
51.使用工作窗2进行标记处理时，当前物体体素的标号已经用前一个物体体素的标号赋值，所以下面仅描述工作窗2下的合并等价标号的处理过程，
52.由于前一个被标记的物体体素与体素v2,v3,v5,v6,v8,v9,v
11
和v
12
邻接，与体素v4、v7、v
10
和v
13
不邻接，所以合并等价标号时，仅合并与v4、v7、v
10
和v
13
存在的不等价标号，即工作窗2中仅包含v4、v7、v
10
和v
13
四个体素。
53.图3是当前被处理的物体体素v和前一个被处理的物体体素w的已经标记过的邻接体素图，可以看出体素u3(v2),u4(v3),u6(v5),u7(v6),u9(v8),u
10
(v9),u
12
(v
11
)和u
13
(v
12
)在标记处理前一个物体体素u时有可能已经被检查过了，而且u4(v3)、u7(v6)、u
10
(v9)和u
13
(v
12
)四个体素与工作窗2中v4、v7、v
10
和v
13
存在邻接关系，直接利用v3、v6、v9和v
12
的检查结果减少等价标号的合并处理操作。
54.步骤3中，分为5种状态等价标号的合并处理，下面的表述中1表示物体体素，0表示背景体素：
55.状态1：条件是v9＝1，v9为物体体素，v9与体素v、v4、v7、v
10
和v
13
均邻接，不存在等价标号的合并处理，结束对当前物体体素的标记处理，扫描下一个体素进行后续的标记处理；
56.状态2：条件是(v9＝0)∧{(v3＝1)∨(v6＝1)}∧(v
12
＝1)，v4、v7、v
10
和v
11
均与v和u邻接，不存在等价标号的合并处理，结束对当前物体体素的标记处理，扫描下一个体素进行后续的处理；
57.状态3：条件是(v9＝0)∧{(v3＝1)∨(v6＝1)}∧(v
12
＝0)，除了v
13
外，v4、v7和v
10
与v
和u邻接，当前状态下仅需要检查v
13
，如果v
13
＝1，合并(v,v
13
)的等价标号；
58.状态4：条件是(v9＝0)∧(v3＝0)∧(v6＝0)∧(v
12
＝1)，v
13
和v
10
与v和u邻接，但是v4和v7与u和v不邻接，所以，如果v4＝1，合并(v,v4)的等价标号，否则，如果v7＝1，合并(v,v7)的等价标号；
59.状态5：不满足上述条件的其它条件下，对于工作窗2的体素按照顺序：v
10
→
(v4,v7)
→v13
合并等价标号，如果v
10
＝1，合并(v,v
10
)的等价标号，结束当前物体体素的标记处理，进入下一个被扫描的物体体素的标记处理，否则v
10
＝0，则按照上述的顺序下一个被检查的体素是v4；处理的方法与前面的方法类似，不再赘述。
60.当连续被扫描的体素均为物体体素时，上面的5个状态可迭代使用，简化标记处理过程，例如，图3所示，假设v的下一个邻接体素w仍是一个物体体素时，则执行上述状态1-状态5中一个状态完成对物体体素w的标记处理，在状态1中，已知v9＝1，即就是：w8＝1，所以状态5用于w的标记处理；在状态2中，已知(v9＝0)∧{(v3＝1)∨(v6＝1)}∧(v
12
＝1)，即就是：(w8＝0)∧{(w2＝1)∨(w5＝1)}∧(w
11
＝1)，所以状态5用于w的标记处理；在状态3中，已知(v9＝0)∧{(v3＝1)∨(v6＝1)}∧(v
12
＝0)]，即就是：(w8＝0)∧{(w2＝1)∨(w5＝1)}∧(w
11
＝0)，所以，如果v
13
＝1，即就是：w
12
＝1，状态4用于w的标记处理，否则状态5用于w的标记处理；在状态4中，已知(v9＝0)∧(v3＝0)∧(v6＝0)∧(v
12
＝1)，即就是：(w8＝0)∧(w2＝0)∧(w5＝0)∧(w
11
＝1)，如果(v4＝1)∨(v7＝1)即就是：(w3＝1)∨(w6＝1)，状态3用于w的标记处理，否则状态5用于w的标记处理；在状态5中，依据给定的检查顺序：v
10
→
(v4,v7)
→v13
，如果v
10
＝1，即就是：w9＝1，状态1用于w的标记处理，其它情况与此类似，符合那个状态的条件即那种状态下进行w的标记处理。不再赘述。状态间的状态转换图如图5所示。
61.实施例
62.读入一个三维二值图像，从上到下自左向右逐行扫描图像，当扫描到一个物体体素时，如果前一个被标记的体素为背景体素，则选用工作窗1对当前物体体素进行标记处理，否则选用工作窗2对当前物体体素进行标记处理。以图5所示的一段待标记体素的标记过程为例：
63.对当前行遵循自左向右扫描图像，第一个被扫描到的图像为v1，当前v1为背景体素，所以不用做任何操作，进入下一个被扫描体素v2的标记处理，因为前一个被标记的体素v1为背景体素，所以选用工作窗1对v2进行标记处理，该工作窗如图6所示，标有数字1-12的体素构成。如前面的研究内容所述，图7所示的斜线底纹表示的标有8的体素为第一个被检查的体素，用该体素的标号赋值v2，这个紫色底纹表示的体素与工作窗中所有的体素均邻接，不存在合并等价标号的处理，结束对v2的标记处理。下一个被扫描的体素为v3，v3前一个被标记的体素v2为物体体素，所以首先用v2的标号赋值v3，再选用工作窗2进行合并等价标号的处理，该工作窗如图8所示，由标有数字1-4的体素构成。根据研究内容所述，在v3标记处理中，被检查的斜线底纹的体素为v3的一个邻接体素，从图8可以看出，该体素与工作窗2中的体素不在同一个连通体中，选用研究内容(3)中的状态5合并等价标号。由状态5可知，第一个被检查物体体素为方格底纹表示的体素(如图9所示)，合并v3和方格底纹所示的体素的标号，因为方格底纹所示的体素与工作窗2中所有的体素均邻接，所以不存在需要合并的等价标号。结束对v3的标记处理，进入对v4的标记处理。因为v4的前一个被标记处理的体素v3为物体体素，所以首先用v3的标号赋值v4，然后选用工作窗2合并等价标号，此时的工作
窗2如图10所示，由标有数字1-4的体素构成。从图10可以看出，在v3标记中已经检查过的方格底纹表示的体素与v4工作窗中所有体素均邻接，不存在等价标号合并处理问题，结束对当前物体体素v4的标记处理。下一个扫描到的体素为v5，v5是一个背景体素，不用执行标记处理过程，本实例的最后一个体素v6是一个物体体素，对v6的标记处理过程类似v2的处理过程，不再赘述。
64.当图像扫描结束后，本轮的连通体标记处理就结束了，所有处于同一个连通体的物体体素通过标号就联系在了一起，在此基础上可以进行后续其它有关的操作。
65.本发明不同于已有的连通体标记算法在整个标记处理中采用固定工作窗模式的方式，本发明结合左邻体素标记中获取的标记信息提出可变工作窗模式，提高了连通体标记处理的整体效率，为研究连通体标记处理提供新的思路，促进相关领域的深入发展。

技术特征：
1.基于可变工作窗的三维二值图像连通体标记处理方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1、读入一幅三维二值图像，按照从上到下、自左向右的顺序扫描体素，当扫描的体素为背景体素时不需要做任何操作，对于扫描到的体素为一个物体体素时，如果前一个被标记的体素是背景体素时使用工作窗1进行标记处理，进入步骤2；否则使用工作窗2进行标记处理，进入步骤3；步骤2、按照优化的检查顺序检查工作窗1的邻接体素，用第一个检查到的物体体素的标号赋值当前物体体素，继续检查未被检查的邻接体素合并由当前物体体素的出现引起的等价标号；如果检查完所有的邻接体素均为背景体素，则用新的标号赋值当前的物体体素，进入下一个被扫描体素的标记处理；步骤3、用前一个被处理的物体体素的标号赋值当前物体体素，按照优化的检查顺序检查工作窗2的邻接体素，进行等价标号的合并处理。2.根据权利要求1所述的基于可变工作窗的三维二值图像连通体标记处理方法，其特征在于，所述步骤2具体按照以下步骤实施：使用工作窗1进行连通体标记处理方法如下：对工作窗1中的12个邻接体素的检查顺序为：v9→
v
10
→
(v3,v6)
→
(v4,v7,v8)
→
(v2,v5,v
12
)
→
v
13
→
v
11
，第一个被检查的邻接体素为v9，当该体素为物体体素时，则用v9的标号标记当前的物体体素，此时结束当前物体体素的标记处理进入下一个被扫描体素的标记处理；否则当v9是背景体素时，按照上述顺序检查体素v
10
，当v
10
为物体体素时，则用v
10
标号标记当前的物体体素；对这四个体素的标号进行等价标号的合并处理，之后结束当前物体体素的标记处理进入下一个被扫描的物体体素的标记处理；否则当v
10
是背景体素时，按照上述顺序检查体素v3，当v3是一个物体体素时，用v3标号赋值当前物体体素，v3与v
11
、v
12
和v
13
不邻接，v3、v
11
、v
12
和v
13
间的等价标号的合并处理与v
10
的处理过程类似，如果v3是背景体素则按照给定顺序继续检查剩余的体素完成标记处理。3.根据权利要求2所述的基于可变工作窗的三维二值图像连通体标记处理方法，其特征在于，所述步骤2中工作窗1的整个处理过程，按照给定顺序检查到的邻接体素为工作窗1中的第一个物体体素时，依据该物体体素的标号信息标记当前物体体素并处理等价标号问题，这一过程的结束标志着对当前物体体素标记处理的结束，不再对给定顺序中的后续邻接体素做检查处理，最坏的情况是给定序列中前11个体素均为背景体素，则还需要对第12个体素v
11
进行检查，如果v
11
为物体体素，用v
11
标号赋值当前物体体素，否则用一个新的标号赋值当前的物体体素。4.根据权利要求3所述的基于可变工作窗的三维二值图像连通体标记处理方法，其特征在于，所述步骤3具体按照以下步骤实施：使用工作窗2进行标记处理的方法如下：使用工作窗2进行标记处理时，当前物体体素的标号已经用前一个物体体素的标号赋值，所以下面仅描述工作窗2下的合并等价标号的处理过程，由于前一个被标记的物体体素与体素v2,v3,v5,v6,v8,v9,v
11
和v
12
邻接，与体素v4、v7、v
10
和v
13
不邻接，所以合并等价标号时，仅合并与v4、v7、v
10
和v
13
存在的不等价标号，即工作窗2中仅包含v4、v7、v
10
和v
13
四个体素。
5.根据权利要求4所述的基于可变工作窗的三维二值图像连通体标记处理方法，其特征在于，所述步骤3中，体素u3(v2),u4(v3),u6(v5),u7(v6),u9(v8),u
10
(v9),u
12
(v
11
)和u
13
(v
12
)在标记处理前一个物体体素u时有可能已经被检查过了，而且u4(v3)、u7(v6)、u
10
(v9)和u
13
(v
12
)四个体素与工作窗2中v4、v7、v
10
和v
13
存在邻接关系，直接利用v3、v6、v9和v
12
的检查结果减少等价标号的合并处理操作。6.根据权利要求5所述的基于可变工作窗的三维二值图像连通体标记处理方法，其特征在于，所述步骤3中，分为5种状态等价标号的合并处理，下面的表述中1表示物体体素，0表示背景体素：状态1：条件是v9＝1，v9为物体体素，v9与体素v、v4、v7、v
10
和v
13
均邻接，不存在等价标号的合并处理，结束对当前物体体素的标记处理，扫描下一个体素进行后续的标记处理；状态2：条件是(v9＝0)∧{(v3＝1)∨(v6＝1)}∧(v
12
＝1)，v4、v7、v
10
和v
11
均与v和u邻接，不存在等价标号的合并处理，结束对当前物体体素的标记处理，扫描下一个体素进行后续的处理；状态3：条件是(v9＝0)∧{(v3＝1)∨(v6＝1)}∧(v
12
＝0)，除了v
13
外，v4、v7和v
10
与v和u邻接，当前状态下仅需要检查v
13
，如果v
13
＝1，合并(v,v
13
)的等价标号；状态4：条件是(v9＝0)∧(v3＝0)∧(v6＝0)∧(v
12
＝1)，v
13
和v
10
与v和u邻接，但是v4和v7与u和v不邻接，所以，如果v4＝1，合并(v,v4)的等价标号，否则，如果v7＝1，合并(v,v7)的等价标号；状态5：不满足上述条件的其它条件下，对于工作窗2的体素按照顺序：v
10
→
(v4,v7)
→
v
13
合并等价标号，如果v
10
＝1，合并(v,v
10
)的等价标号，结束当前物体体素的标记处理，进入下一个被扫描的物体体素的标记处理，否则v
10
＝0，则按照上述的顺序下一个被检查的体素是v4；当连续被扫描的体素均为物体体素时，上面的5个状态可迭代使用，简化标记处理过程，假设v的下一个邻接体素w仍是一个物体体素时，则执行上述状态1-状态5中一个状态完成对物体体素w的标记处理，在状态1中，已知v9＝1，即就是：w8＝1，所以状态5用于w的标记处理；在状态2中，已知(v9＝0)∧{(v3＝1)∨(v6＝1)}∧(v
12
＝1)，即就是：(w8＝0)∧{(w2＝1)∨(w5＝1)}∧(w
11
＝1)，所以状态5用于w的标记处理；在状态3中，已知(v9＝0)∧{(v3＝1)∨(v6＝1)}∧(v
12
＝0)]，即就是：(w8＝0)∧{(w2＝1)∨(w5＝1)}∧(w
11
＝0)，所以，如果v
13
＝1，即就是：w
12
＝1，状态4用于w的标记处理，否则状态5用于w的标记处理；在状态4中，已知(v9＝0)∧(v3＝0)∧(v6＝0)∧(v
12
＝1)，即就是：(w8＝0)∧(w2＝0)∧(w5＝0)∧(w
11
＝1)，如果(v4＝1)∨(v7＝1)即就是：(w3＝1)∨(w6＝1)，状态3用于w的标记处理，否则状态5用于w的标记处理；在状态5中，依据给定的检查顺序：v
10
→
(v4,v7)
→
v
13
，如果v
10
＝1，即就是：w9＝1，状态1用于w的标记处理，其它情况与此类似，符合那个状态的条件即那种状态下进行w的标记处理。

技术总结
本发明公开了一种基于可变工作窗的三维二值图像连通体标记处理方法，首先读入一幅三维二值图像，扫描体素，对于扫描到的体素为一个物体体素时，如果前一个被标记的体素是背景体素时使用工作窗1进行标记处理，进入下一步；否则使用工作窗2进行标记处理，进入下下步；按照优化的检查顺序检查工作窗1的邻接体素，用第一个检查到的物体体素的标号赋值当前物体体素，继续检查未被检查的邻接体素合并由当前物体体素的出现引起的等价标号；用前一个被处理的物体体素的标号赋值当前物体体素，按照优化的检查顺序检查工作窗2的邻接体素，进行等价标号的合并处理。本发明解决了现有技术中存在的三维二值图像标记处理中对邻接体素冗余检查效率低的问题。检查效率低的问题。检查效率低的问题。


技术研发人员：赵晓 何立风 杨晨 齐浩天
受保护的技术使用者：陕西科技大学
技术研发日：2023.04.28
技术公布日：2023/8/24