實驗中需要用到區域聯通的算法，就是類似於matlab中bwlabel的函數。網上找了找c++源碼未果，bwlabel-python版用python描述了matlab中的實現方法，但是最后對標簽的處理部分並未看明白，故自己用c++實現了一個。先直接看bwlabel函數代碼：
cv::Mat bwlabel(const cv::Mat in, int * num, const int mode) { const int num_runs = number_of_runs(in); int * sc = new int[num_runs]; int * ec = new int[num_runs]; int * r = new int[num_runs]; int * labels = new int[num_runs]; memset(labels, 0, sizeof(int)*num_runs); fill_run_vectors(in, sc, ec, r); first_pass(sc, ec, r, labels, num_runs, mode); cv::Mat result = cv::Mat::zeros(in.size(), CV_8UC1); int number = 0; for(int i = 0; i < num_runs; i++) { uchar * p_row = result.ptr<uchar>(r[i]); for(int j = sc[i]; j <= ec[i]; j++) p_row[j] = labels[i]; if(number < labels[i]) number = labels[i]; } if(num != NULL) *num = number; delete [] sc; delete [] ec; delete [] r; delete [] labels; return result; }
bwlabel中要用到三個輔助函數：number_of_runs，fill_run_vectors，first_pass。函數number_of_runs計算每一行中非零像素團的個數並累加起來。
1 1 0 0 0 1 1 1 0 0
比如，上面這一行就有2個非零像素團，我們稱這樣的像素團為Run，函數number_of_runs實現如下：
int number_of_runs(const cv::Mat in) { const int rows = in.rows; const int cols = in.cols; int result = 0; for(int row = 0; row < rows; row++) { const uchar * p_row = in.ptr<uchar>(row); if(p_row[0] != 0) result++; for(int col = 1; col < cols; col++) { if(p_row[col] != 0 && p_row[col-1] == 0) result++; } } return result; }
這個函數算法思想是，掃描每一行，對每一行，如果當前元素非零並且前一元素為零則Run的個數加一。
函數fill_run_vectors的作用是填充三個數據結構：sc[],ec[],r[]，它們分別表示開始列標、結束列標和行標，數組長度為由number_of_runs函數得到的Run的個數。函數fill_run_vectors實現如下：
void fill_run_vectors(const cv::Mat in, int sc[], int ec[], int r[]) { const int rows = in.rows; const int cols = in.cols; int idx = 0; for(int row = 0; row < rows; row++) { const uchar * p_row = in.ptr<uchar>(row); int prev = 0; for(int col = 0; col < cols; col++) { if(p_row[col] != prev) { if(prev == 0) { sc[idx] = col; r[idx] = row; prev = 1; } else { ec[idx++] = col - 1; prev = 0; } } if(col == cols-1 && prev == 1) { ec[idx++] = col; } } } }
算法思想還是遍歷每一行，用變量prev保存一行中上一個團是0還是1，如果出現01跳變那么就要記錄下新的Run的開始列標和行標，如果出現10跳變（或者這行結束並且prev=1）那么就記錄下這個Run的結束列標。
函數first_pass顧名思義，字面上說第一次掃描。因為函數掃描每一個Run塊，給它打標簽。當出現如下情況時：
1 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0
函數給第一行第一個Run打上標簽1，第二個Run打上標簽2，當遍歷到第二行時，發現這一行的一個Run與第一行第一個Run相鄰，故打上標簽1，但當繼續遍歷時發現這個Run也與第一行第二個Run相鄰，但函數並沒有改變第一行第二個Run的標簽，而是記錄下這兩個標簽其實該一樣。遍歷完第二行結果為：
1 1 0 0 2 2 2 0 0 1 1 1 1 0 0 0
遍歷完每一個Run過后就是處理剛才未處理的標簽了。函數first_pass實現如下：
void first_pass(const int sc[], const int ec[], const int r[],int labels[], const int num_runs, const int mode) { int cur_row = 0; int next_label = 1; int first_run_on_prev_row = -1; int last_run_on_prev_row = -1; int first_run_on_this_row = 0; int offset = 0; int * equal_i = new int[num_runs]; int * equal_j = new int[num_runs]; int equal_idx = 0; if(mode == 8) offset = 1; for(int k = 0; k < num_runs; k++) { if(r[k] == cur_row + 1) { cur_row += 1; first_run_on_prev_row = first_run_on_this_row; first_run_on_this_row = k; last_run_on_prev_row = k - 1; } else if(r[k] > cur_row + 1) { first_run_on_prev_row = -1; last_run_on_prev_row = -1; first_run_on_this_row = k; cur_row = r[k]; } if(first_run_on_prev_row >= 0) { int p = first_run_on_prev_row; while(p <= last_run_on_prev_row && sc[p] <= (ec[k] + offset)) { if(sc[k] <= ec[p] + offset) { if(labels[k] == 0) labels[k] = labels[p]; else if(labels[k] != labels[p]) { //labels[p] = labels[k]; equal_i[equal_idx] = labels[k]; equal_j[equal_idx] = labels[p]; equal_idx += 1; } } p += 1; } } if(labels[k] == 0) { labels[k] = next_label++; } } /////////////////////// process labels for(int i = 0; i < equal_idx; i++) { int max_label = equal_i[i] > equal_j[i] ? equal_i[i] : equal_j[i]; int min_label = equal_i[i] < equal_j[i] ? equal_i[i] : equal_j[i]; for(int j = 0; j < num_runs; j++) { if(labels[j] == max_label) labels[j] = min_label; } } delete [] equal_i; delete [] equal_j; /////////////////////process ignore labels int * hist = new int[next_label]; int * non_labels = new int[next_label]; memset(hist, 0, sizeof(int)*next_label); int non_num = 0; for(int i = 0; i < num_runs; i++) { hist[labels[i]]++; } for(int i = 1; i < next_label; i++) { if(hist[i] == 0) non_labels[non_num++] = i; } for(int j = 0; j < num_runs; j++) { int k = labels[j]; for(int i = non_num-1; i >= 0; i--) { if(k > non_labels[i]) { labels[j] -= (i+1); break; } } } delete [] hist; delete [] non_labels; }
前面遍歷每一個Run分兩種情況，上一行有Run和上一行無Run：當上一行無Run時就分配一個新的標簽，當上一行有Run時還要考慮是否與上一行Run相鄰，若相鄰則打上上一行的標簽，當出現上面講到的情況時就保存這兩個標簽到數組equal_i,equal_j中。
接下來就是處理equal_i和equal_j這兩個數組了，要將它們當中相同族的不同標簽合並到一起（注釋process labels下面代碼）。
這樣過后還不能完事，有可能出現標簽間斷的現象（如1，2，4，6），就是還必須把標簽（如1，2，4，6）映射到一個連續的空間（1，2，3，4）。參見注釋process ignore labels以下代碼。
這樣過后就差不多了，最后一步是在bwlabel中給返回的Mat中元素打上對應的標簽。