区域填充之扫描线种子法的Python实现

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前言

最近在帮学长做语义地图导航与规划，遇到了这样的问题。

将学长分割好的地图里的每一个白色区块标识出来，以便于后面语义地图的导航。
最开始我想到了种子法，但是由于使用了递归，当地图规模增加时程序就跑不起来了，（Python默认最大递归次数为1000次，即使用sys.setrecursionlimit()强行设置成很大的数最多也只能递归20000多次便会崩溃，而MATLAB的递归更是慢的抠脚）。
幸好前几天浙大的同学给我发了他们计算机图形学的课件，当时看到了扫描线种子法，当时粗略看了一遍一些细节还没想明白，于是自己重新实现了一遍，结果速度也提高了，程序也不崩了，一口气上五楼不费劲儿。

算法思路

基本思路如下：（摘自课件）

将种子象素点压入堆栈
while 堆栈非空 do
begin
从堆栈中弹出一个种子象素
沿着扫描线对种子象素的左右象素进行填充,直至遇到边界
象素为止
标志区间内最左和最右象素为x left 和x right
if在x left ≤x≤x right 中检查与当前扫描线相邻的上下两条扫描线全
为边界象素或全为已填充过的象素 then goto 2
在x left ≤x≤x right 中标记每一个既不包含边界象素又不包含已 填
充过的象素的区间
将每一区间的最左、最右象素作为种子象素压入堆栈
end
end of algorithm

下面放代码。

#coding:utf8
import cv2
import numpy as np

frame = cv2.cvtColor(cv2.imread('fr_seg_open22_result.pgm'), cv2.COLOR_BGR2GRAY)
ret,frame = cv2.threshold(frame, 127,255,cv2.THRESH_BINARY)
contour_index = 1

def scan_line_seed(i, j):
    stack = []
    return_value = 0
    if frame[i, j] == 255:
        stack.append((i,j));
        while len(stack) != 0:
            seed = stack.pop()
            x,y=seed
            while frame[x, y] == 255:
                frame[x, y] = contour_index * 10;
                x += 1
            x_right = x-1
            x, y = seed
            x -= 1
            while frame[x, y] == 255:
                frame[x, y] = contour_index * 10;
                x -= 1
            x_left = x + 1
            #如果左右端点为空则加入种子点
            if frame[x_left, y - 1] == 255:
                stack.append((x_left, y-1))
            if frame[x_left, y + 1] == 255:
                stack.append((x_left, y+1))
            if frame[x_right, y - 1] == 255:
                stack.append((x_right, y-1))
            if frame[x_right, y + 1] == 255:
                stack.append((x_right, y+1))
            for x in range(x_left,x_right+1):
                #上左
                if frame[x,y-1] == 255 and frame[x-1, y-1] != 255:
                    stack.append((x,y-1))
                #下左
                if frame[x,y+1] == 255 and frame[x-1, y+1] != 255:
                    stack.append((x,y+1))
                #上右
                if frame[x,y-1] != 255 and frame[x-1, y-1] == 255:
                    stack.append((x-1,y-1))
                #下右
                if frame[x,y+1] != 255 and frame[x-1, y+1] == 255:
                    stack.append((x-1,y+1))

        return_value = 1
    return return_value

for x in range(frame.shape[0]):
    for y in range(frame.shape[1]):
        if scan_line_seed(x, y) == 1:
            contour_index = contour_index + 1
            print contour_index
cv2.namedWindow('frame',cv2.WINDOW_NORMAL)
cv2.imshow('frame', frame)
cv2.imwrite('numbered_intel.pgm',frame)
cv2.waitKey(0);

实现效果

运行效果是酱婶的

这个故事教育我们，好好看课件是多么滴重要～