分水岭分割算法源代码

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原创 最新推荐文章于 2026-05-05 09:07:34 发布 1.8k 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›
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#define SIZE 10000

//定义一个队列
typedef struct
{
        int q[SIZE];
        int front;
        int rear;
}queue;
   
//image_in:输入图像数据指针
//image_out:输出图像数据指针
//image_d:距离图像数据指针
//image_mask:标记图像指针

//图像分割中的分水岭算法
void Watershed(BYTE *image_in, int xsize, int ysize,BYTE* image_d ,BYTE *image_mask,BYTE* image_out)
{
    const BYTE MASK = -2;
    const BYTE WSHED = 0;
    int Current_Dist = -1;
    int Current_Label = 0;
    queue* QU  = new queue[1] ;   
   
    int i,j,k,l,m,n,p1,p2,x,y;
    BYTE temp = 254;

    for(i = 0;i<SIZE;i++)
        QU->q[i] = 0;
    QU->front = 0;
    QU->rear = 0; 
   

    for(i = 0;i<xsize;i++)
        for(j = 0;j<ysize;j++)
        {
            *(image_out+j*xsize+i) = *(image_in+j*xsize+i);
        }
         //置标记初始值为0
    for(k = 0;k<xsize;k++)
        for(l = 0;l<ysize;l++)
        {
            *(image_mask+l*xsize+k) = 0;
        }


    //置距离图像的初始值为0
    for(i = 0;i<xsize;i++)
        for(j = 0;j<ysize;j++)
        {
            *(image_d+j*xsize+i) = 0;
        }

    //像素前处理（没办法啊，只能牺牲局部保全整体了）
    for(k = 0;k<xsize;k++)
        for(l = 0;l<ysize;l++)
        {
            if(*(image_out+j*xsize+i) == 255)
                *(image_out+j*xsize+i) = 254;
        }

    //根据像素的值，对输入图像进行升序排列
    for(k = 0;k<xsize;k++)
        for(l = 0;l<ysize;l++)
        {
           
            for(i = 0;i<xsize;i++)
                for(j = 0;j<ysize;j++)
                {
                    if(*(image_out+j*xsize+i)<=temp  )
                    {
                        *(image_mask+l*xsize+k) = j*xsize+i;
                        temp = *(image_out+j*xsize+i);                       
                    }
                }
            *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) = 255;
            temp = 254;
        }
    

    //置输出图像的初始值为-1
    for(i = 0;i<xsize;i++)
        for(j = 0;j<ysize;j++)
        {
            *(image_out+j*xsize+i) = -1;
        }
   
    int    h = 0;
    for(k = 0;k<xsize;k++)
        for(l = 0;l<ysize;l++)
        {

            if(*(image_in+*(image_mask+l*xsize+k)) == h)
            {
label1:            *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) = MASK;
                for(m = 1;m<xsize-1;m++)
                    for(n = 1;n<ysize-1;n++)
                    {
                        if(*(image_out+(n-1)*xsize+(m-1)) == MASK
                            ||*(image_out+(n-1)*xsize+m) == MASK
                            ||*(image_out+(n-1)*xsize+(m+1)) == MASK
                            ||*(image_out+n*xsize+(m-1)) == MASK
                            ||*(image_out+n*xsize+(m+1)) == MASK
                            ||*(image_out+(n+1)*xsize+(m-1)) == MASK
                            ||*(image_out+(n+1)*xsize+m) == MASK
                            ||*(image_out+(n+1)*xsize+(m+1))==MASK)
                        {
                            //距离图像imd(p) = 1
                            *(image_d+n*xsize+m) = 1;
                           
                            //将点p进入队列
                            {
                                QU->rear = (QU->rear+1)%SIZE;
                                QU->q[QU->rear] = *(image_mask+n*xsize+m);
                            }
                        }
                    }
                //当前距离设置为1
                Current_Dist = 1;

                //将虚拟像素送入队列
                const int VPIXEL = -100;
                {
                    QU->rear = (QU->rear+1)%SIZE;
                    QU->q[QU->rear] = VPIXEL;
                }


                for(;;)
                {
                    //队列中第一个点出队列给p
                    {
                        QU->front = (QU->front+1)%SIZE;
                        *(image_mask+l*xsize+k) = QU->q[QU->front];
                    }

                    if(*(image_mask+l*xsize+k) == VPIXEL)
                    {

                      //如果队列空，则退出循环
                      if(QU->front == QU->rear)
                        break;

                      //否则，将虚拟像素进队列，当前距离加1,并取出队列中第一个点
                      else
                      {
                        {
                          QU->rear = (QU->rear+1)%SIZE;
                          QU->q[QU->rear] = VPIXEL;
                        }
                        Current_Dist++;
                        {
                          QU->front = (QU->front+1)%SIZE;
                          p1 = QU->q[QU->front];
                        }
                      }
                    }
                    else
                    {
                        //对该点的八邻域处理如下

                        //左上点
                        if(*(image_d+*(image_mask+l*xsize+k)-xsize-1)<Current_Dist && (*(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)-xsize-1)>0 || *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)-xsize-1) == WSHED))
                        {
                            if(*(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)-xsize-1) >0)
                            {
                                if(*(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) == MASK || *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) == WSHED)
                                    *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) = *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)-xsize-1);
                                else
                                {
                                    if(*(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) != *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)-xsize-1))
                                        *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) = WSHED;
                                }
                            }
                            else
                            {
                                if(*(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) == -1)

                                {
                                    *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) = WSHED;
                                }
                            }
                        }
                        else
                        {
                            if(*(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)-xsize-1) == MASK && *(image_d+*(image_mask+l*xsize+k)-xsize-1) == 0)
                            {
                                *(image_d+*(image_mask+l*xsize+k)-xsize-1) = Current_Dist+1;
                                {
                                   QU->rear = (QU->rear+1)%SIZE;
                                   QU->q[QU->rear] = *(image_mask+l*xsize+k)-xsize-1;
                                }
                            }
                        }


                        //左中点
                        if(*(image_d+*(image_mask+l*xsize+k)-xsize)<Current_Dist && (*(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)-xsize)>0 || *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)-xsize) == WSHED))
                        {
                            if(*(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)-xsize) >0)
                            {
                                if(*(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) == MASK || *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) == WSHED)
                                    *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) = *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)-xsize);
                                else
                                {
                                    if(*(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) != *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)-xsize))
                                        *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) = WSHED;
                                }
                            }
                            else
                            {
                                if(*(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) == -1)

                                {
                                    *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) = WSHED;
                                }
                            }
                        }
                        else
                        {
                            if(*(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)-xsize) == MASK && *(image_d+*(image_mask+l*xsize+k)-xsize) == 0)
                            {
                                *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)-xsize) = Current_Dist+1;
                                {
                                   QU->rear = (QU->rear+1)%SIZE;
                                   QU->q[QU->rear] = *(image_mask+l*xsize+k)-xsize;
                                }
                            }
                        }

                        //左下点
                        if(*(image_d+*(image_mask+l*xsize+k)-xsize+1)<Current_Dist && (*(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)-xsize+1)>0 || *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)-xsize+1) == WSHED))
                        {
                            if(*(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)-xsize+1) >0)
                            {
                                if(*(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) == MASK || *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) == WSHED)
                                    *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) = *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)-xsize+1);
                                else
                                {
                                    if(*(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) != *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)-xsize+1))
                                        *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) = WSHED;
                                }
                            }
                            else
                            {
                                if(*(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) == -1)

                                {
                                    *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) = WSHED;
                                }
                            }
                        }
                        else
                        {
                            if(*(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)-xsize+1) == MASK && *(image_d+*(image_mask+l*xsize+k)-xsize+1) == 0)
                            {
                                *(image_d+*(image_mask+l*xsize+k)-xsize+1) = Current_Dist+1;
                                {
                                   QU->rear = (QU->rear+1)%SIZE;
                                   QU->q[QU->rear] = *(image_mask+l*xsize+k)-xsize+1;
                                }
                            }
                        }

                        //中上点
                        if(*(image_d+*(image_mask+l*xsize+k)-1)<Current_Dist && (*(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)-1)>0 || *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)-1) == WSHED))
                        {
                            if(*(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)-1) >0)
                            {
                                if(*(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) == MASK || *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) == WSHED)
                                    *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) = *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)-1);
                                else
                                {
                                    if(*(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) != *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)-1))
                                        *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) = WSHED;
                                }
                            }
                            else
                            {
                                if(*(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) == -1)

                                {
                                    *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) = WSHED;
                                }
                            }
                        }
                        else
                        {
                            if(*(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)-1) == MASK && *(image_d+*(image_mask+l*xsize+k)-1) == 0)
                            {
                                *(image_d+*(image_mask+l*xsize+k)-1) = Current_Dist+1;
                                {
                                   QU->rear = (QU->rear+1)%SIZE;
                                   QU->q[QU->rear] = *(image_mask+l*xsize+k)-1;
                                }
                            }
                        }

                        //中下点
                        if(*(image_d+*(image_mask+l*xsize+k)+1)<Current_Dist && (*(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)+1)>0 || *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)+1) == WSHED))
                        {
                            if(*(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)+1) >0)
                            {
                                if(*(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) == MASK || *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) == WSHED)
                                    *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) = *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)+1);
                                else
                                {
                                    if(*(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) != *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)+1))
                                        *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) = WSHED;
                                }
                            }
                            else
                            {
                                if(*(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) == -1)

                                {
                                    *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) = WSHED;
                                }
                            }
                        }
                        else
                        {
                            if(*(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)+1) == MASK && *(image_d+*(image_mask+l*xsize+k)+1) == 0)
                            {
                                *(image_d+*(image_mask+l*xsize+k)+1) = Current_Dist+1;
                                {
                                   QU->rear = (QU->rear+1)%SIZE;
                                   QU->q[QU->rear] = *(image_mask+l*xsize+k)+1;
                                }
                            }
                        }

                        //右上点
                        if(*(image_d+*(image_mask+l*xsize+k)+xsize-1)<Current_Dist && (*(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)+xsize-1)>0 || *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)+xsize-1) == WSHED))
                        {
                            if(*(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)+xsize-1) >0)
                            {
                                if(*(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) == MASK || *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) == WSHED)
                                    *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) = *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)+xsize-1);
                                else
                                {
                                    if(*(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) != *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)+xsize-1))
                                        *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) = WSHED;
                                }
                            }
                            else
                            {
                                if(*(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) == -1)

                                {
                                    *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) = WSHED;
                                }
                            }
                        }
                        else
                        {
                            if(*(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)+xsize-1) == MASK && *(image_d+*(image_mask+l*xsize+k)+xsize-1) == 0)
                            {
                                *(image_d+*(image_mask+l*xsize+k)+xsize-1) = Current_Dist+1;
                                {
                                   QU->rear = (QU->rear+1)%SIZE;
                                   QU->q[QU->rear] = *(image_mask+l*xsize+k)+xsize-1;
                                }
                            }
                        }

                        //右中点
                        if(*(image_d+*(image_mask+l*xsize+k)+xsize)<Current_Dist && (*(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)+xsize)>0 || *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)+xsize) == WSHED))
                        {
                            if(*(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)+xsize) >0)
                            {
                                if(*(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) == MASK || *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) == WSHED)
                                    *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) = *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)+xsize);
                                else
                                {
                                    if(*(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) != *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)+xsize))
                                        *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) = WSHED;
                                }
                            }
                            else
                            {
                                if(*(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) == -1)

                                {
                                    *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) = WSHED;
                                }
                            }
                        }
                        else
                        {
                            if(*(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)+xsize) == MASK && *(image_d+*(image_mask+l*xsize+k)+xsize) == 0)
                            {
                                *(image_d+*(image_mask+l*xsize+k)+xsize) = Current_Dist+1;
                                {
                                   QU->rear = (QU->rear+1)%SIZE;
                                   QU->q[QU->rear] = *(image_mask+l*xsize+k)+xsize;
                                }
                            }
                        }

                        //右下点
                        if(*(image_d+*(image_mask+l*xsize+k)+xsize+1)<Current_Dist && (*(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)+xsize+1)>0 || *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)+xsize+1) == WSHED))
                        {
                            if(*(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)+xsize+1) >0)
                            {
                                if(*(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) == MASK || *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) == WSHED)
                                    *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) = *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)+xsize+1);
                                else
                                {
                                    if(*(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) != *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)+xsize+1))
                                        *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) = WSHED;
                                }
                            }
                            else
                            {
                                if(*(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) == -1)

                                {
                                    *(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)) = WSHED;
                                }
                            }
                        }
                        else
                        {
                            if(*(image_out+*(image_mask+l*xsize+k)+xsize+1) == MASK && *(image_d+*(image_mask+l*xsize+k)+xsize+1) == 0)
                            {
                                *(image_d+*(image_mask+l*xsize+k)+xsize+1) = Current_Dist+1;
                                {
                                   QU->rear = (QU->rear+1)%SIZE;
                                   QU->q[QU->rear] = *(image_mask+l*xsize+k)+xsize+1;
                                }
                            }
                        }


                    }
                }

                //对于当前层为h的节点p
                for(x = 1;x<xsize-1;x++)
                    for(y = 1;y<ysize-1;y++)
                    {
                        if(*(image_in+*(image_mask+y*xsize+x)) == h)
                        {
                            *(image_d+*(image_mask+y*xsize+x)) = 0;
                            if(*(image_out+*(image_mask+y*xsize+x)) != MASK)
                            {
                                Current_Label++;
                                {
                                   QU->rear = (QU->rear+1)%SIZE;
                                   QU->q[QU->rear] = *(image_mask+y*xsize+x);
                                }
                                *(image_out+*(image_mask+y*xsize+x)) = Current_Label;
                               
                                //如果队列不空
                                if(QU->front != QU->rear)
                                {

                                    //队列中第一个节点移出给p'
                                    {
                                        QU->front = (QU->front+1)%SIZE;                               
                                         p2  =QU->q[QU->front];
                                    }
                                    int a[8] = {0};
                                    a[0] = -xsize-1;
                                    a[1] = -xsize;
                                    a[2] = -xsize+1;
                                    a[3] = -1;
                                    a[4] = 1;
                                    a[5] = xsize-1;
                                    a[6] = xsize;
                                    a[7] = xsize+1;
                                    for(int z = 0;z<8;z++)
                                    {
                                        //如果p''仍属于当前层节点且未标记
                                        if(*(image_in+p2+a[z]) == h && *(image_out+p2+a[z]) != MASK)
                                        {
                                            {
                                              QU->rear = (QU->rear+1)%SIZE;
                                              QU->q[QU->rear] = p2+a[z];
                                            }
                                            *(image_out+p2+a[z]) = Current_Label;
                                        }
                                    }
                                }
                            }
                        }
                    }

           
            }

            else
            {
                h = *(image_in+*(image_mask+l*xsize+k));
                goto label1;

            }

      }
     

    delete[] QU;
}

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MATLAB应用实战系列（ 七十五） -图像处理应用 MATLAB实现基于分水岭算法的图像分割 （附matlab代码） 一、简介 二、源代码 clear,closeall; clc; %1.读取图像并求取图像的边界。 rgb=imread('tree.jpeg');%读取原图像 I=rgb2gray(rgb);%转化为灰度图像 figure;subplot(121)%显示灰度图像 imshow(I) text(732,501,'Image courtesy of Corel','FontSize',7,'HorizontalAlignment','right') hy=fspecial('sob... 阅读详情

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