图像细化与骨架提取技术详解
1. 数字带与存根的基本概念
1.1 数字带定义
在图像细化的研究中,数字带是一个重要概念。当 $d$ 的值远小于曲线 $C$ 的长度,且每个边界像素相关的方向与曲线 $C$ 上最近点的方向大致相同时,大多数数字线和曲线(无论粗细)都可视为数字带。数字带段是通过在与曲线 $C$ 垂直的两个位置对数字带进行切片得到的子集,在这个子集中,曲线 $C$ 的长度需大于 $2d$。
1.2 存根的定义和特性
存根是一种特殊的数字带段,对曲线 $C$ 在该段内的方向变化有约束。具体表现为:
- 方向可能恒定(线性存根)。
- 方向可能代表凸曲线或凹曲线(但不同时存在),具有可识别(近似)的中心和曲率半径。
存根的骨架是通过在与曲线 $C$ 垂直的方向上取每个笔划切片的中心像素所得到的像素集合。例如,对于线性笔划,这些像素构成主轴。
1.3 骨架化的初步方法
对于需要细化的线图像,可将其分解为一组存根,这些存根相互连接,其边界形成连续的数字曲线。每个存根都有明确的骨架,整体骨架的初稿(骨架草图)就是所有存根骨架的集合。然而,由于图像的离散性,准确确定构成对象的存根较为困难,一个给定对象往往可以适配数百种不同的存根组合。
2. 力场法定位骨架像素
2.1 力场法的基本思想
力场法的目标是在数字带中定位骨架像素,并为由连接的带段组成的对象提供近似骨架。其核心思想是让所有与边界相邻的背景像素对对象像素施加 $1/r^2$ 的力,骨架像素将位于该力场的脊线区域,可通过找到力向量方向显著变化的位置来确定这些区
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