用于在任何alpha透明图像周围绘制轮廓或笔划的算法

Question

不确定我正在开发的这个算法是否有任何名称 - "增长邻域算法"听起来像一个合适的名称.那我的问题是什么？

我想在alpha透明图像周围绘制一个笔划来勾画它.笔划的大小应该是用户可定义的.

我有一个由零和1填充的数组,将数组中的每个项目视为生命游戏中的单元格.具有0的项目是空的(透明像素),具有1的项目是第一代单元格(非透明像素),世代的数量由周围笔划的大小定义.

此示例描绘了由Alpha值包围的矩形:

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 1 1 1 1 0 0 0
0 0 0 1 1 1 1 0 0 0
0 0 0 1 1 1 1 0 0 0
0 0 0 1 1 1 1 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

然后我想通过围绕每一代0代Moore邻居让这些人成长为新一代.这是第二代(1px的笔画) - 因此阵列看起来如下:

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 2 2 2 2 2 2 0 0
0 0 2 1 1 1 1 2 0 0
0 0 2 1 1 1 1 2 0 0
0 0 2 1 1 1 1 2 0 0
0 0 2 1 1 1 1 2 0 0
0 0 2 2 2 2 2 2 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

第3代和第4代(3px中风):

4 4 4 4 4 4 4 4 4 4
4 3 3 3 3 3 3 3 3 4
4 3 2 2 2 2 2 2 3 4
4 3 2 1 1 1 1 2 3 4
4 3 2 1 1 1 1 2 3 4
4 3 2 1 1 1 1 2 3 4
4 3 2 1 1 1 1 2 3 4
4 3 2 2 2 2 2 2 3 4
4 3 3 3 3 3 3 3 3 4
4 4 4 4 4 4 4 4 4 4

到现在为止还挺好.我通过以下代码片段实现了这个简单的任务:

for (int gen = 1; gen <= 4; gen++)
{
    for (int x = 1; x < arrayWidth - 1; x++)
    {
        for (int y = 1; y < arrayHeight - 1; y++)
        {
            // See if this cell is in the current generation.
            if (_generation[x + arrayWidth * y] == gen)
            {
                // Generate next generation.
                for (int i = x - 1; i <= x + 1; i++)
                {
                    for (int j = y - 1; j <= y + 1; j++)
                    {
                        if (_generation[i + arrayWidth * j] == 0 || _generation[i + arrayWidth * j] > gen)
                        {
                            _generation[i + arrayWidth * j] = gen + 1;
                        }
                    }
                }
            }
        }
    }
}

这种方法适用于简单的形状,例如矩形.但是我怎么能做椭圆呢？一旦我们在细胞中有一种阶梯模式,我就会得到凌乱的结果:

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0
0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0
0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0
0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0
0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0
0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0
0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0
0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0
0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0
0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0
0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 2 2 2 2 2 2 0 0 0 0
0 0 0 2 2 1 1 1 1 2 2 0 0 0
0 0 2 2 1 1 1 1 1 1 2 2 0 0
0 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 0
0 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 0
0 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 0
0 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 0
0 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 0
0 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 0
0 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 2 0 0
0 0 2 2 1 1 1 1 1 1 2 2 0 0
0 0 0 2 2 1 1 1 1 2 2 0 0 0
0 0 0 0 2 2 2 2 2 2 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 3 3 3 3 3 3 3 3 0 0 0
0 0 3 3 2 2 2 2 2 2 3 3 0 0
0 3 3 2 2 1 1 1 1 2 2 3 3 0
3 3 2 2 1 1 1 1 1 1 2 2 3 3
3 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 3
3 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 3
3 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 3
3 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 3
3 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 3
3 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 3
3 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 3
3 3 2 2 1 1 1 1 1 1 2 2 3 3
0 3 3 2 2 1 1 1 1 2 2 3 3 0
0 0 3 3 2 2 2 2 2 2 3 3 0 0
0 0 0 3 3 3 3 3 3 3 3 0 0 0

将此算法应用于椭圆时,由于此问题,轮廓看起来有点奇怪(左:算法结果,右:请求结果):

这里的问题是我不希望每次有这种"阶梯"模式时出现2 2和3 3个重复块:

1 0 0 0 0 0 0 1
0 1 0 0 0 0 1 0
0 0 1 0 0 1 0 0
0 0 0 1 1 0 0 0

我希望上面的第二代和第三代计算看起来像这样:

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 2 2 2 2 0 0 0 0 0
0 0 0 0 2 1 1 1 1 2 0 0 0 0
0 0 0 2 1 1 1 1 1 1 2 0 0 0
0 0 2 1 1 1 1 1 1 1 1 2 0 0
0 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 0
0 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 0
0 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 0
0 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 0
0 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 0
0 0 2 1 1 1 1 1 1 1 1 2 0 0
0 0 0 2 1 1 1 1 1 1 2 0 0 0
0 0 0 0 2 1 1 1 1 2 0 0 0 0
0 0 0 0 0 2 2 2 2 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 3 3 3 3 0 0 0 0 0
0 0 0 0 3 2 2 2 2 2 3 0 0 0
0 0 0 3 2 1 1 1 1 2 3 0 0 0
0 0 3 2 1 1 1 1 1 1 2 3 0 0
0 3 2 1 1 1 1 1 1 1 1 2 3 0
3 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 3
3 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 3
3 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 3
3 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 3
3 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 3
0 3 2 1 1 1 1 1 1 1 1 2 3 0
0 0 3 2 1 1 1 1 1 1 2 3 0 0
0 0 0 3 2 1 1 1 1 2 3 0 0 0
0 0 0 3 2 2 2 2 2 2 3 0 0 0
0 0 0 0 3 3 3 3 3 3 0 0 0 0

我已经尝试了很多方法来过滤掉那些重复的单元格块,但我找不到一个简单而通用的解决方案来解决这个问题.

任何想法如何得到笔画/轮廓,就像我从Photoshop或Paint.NET得到的？

谢谢!

干杯P.

Answer 1

正确的名称是dilation,检查形态操作.您应该尝试使用circle元素进行扩张,这将为您提供所需的结果.

这是一个Matlab代码,显示了它是如何完成的:

im = imcircle(70);
im = padarray(im,[20,20]);
figure;imshow(im);
im2 = imdilate(im,strel('disk',8));
figure;imshow(im2);