Поиск особых точек на отпечатке пальца
Я пытаюсь написать программу, которая находит особые точки на отпечатке пальца.
Сначала я бинаризирую картинку.
private Bitmap binarization(Bitmap sourceBitmap)
{
Bitmap targetBitmap = new Bitmap(sourceBitmap.Width, sourceBitmap.Height);
for (int y = 0; y < sourceBitmap.Height; ++y)
for (int x = 0; x < sourceBitmap.Width; ++x)
{
Color c = sourceBitmap.GetPixel(x, y);
byte rgb = (byte)(0.3 * c.R + 0.59 * c.G + 0.11 * c.B);
targetBitmap.SetPixel(x, y, Color.FromArgb(c.A, rgb, rgb, rgb));
}
return targetBitmap;
}
Затем я скелетизирую изображение (я использую алгоритм Zhang-Suen, который я взял вот тут https://stackoverflow.com/questions/20245003/zhang-suen-thinning-algorithm-c-sharp)
public static T[][] ArrayClone<T>(T[][] A)
{ return A.Select(a => a.ToArray()).ToArray(); }
public static bool[][] ZhangSuenThinning(bool[][] s)
{
bool[][] temp = ArrayClone(s);
int count = 0;
do
{
count = step(1, temp, s);
temp = ArrayClone(s);
count += step(2, temp, s);
temp = ArrayClone(s);
}
while (count > 0);
return s;
}
static int step(int stepNo, bool[][] temp, bool[][] s)
{
int count = 0;
for (int a = 1; a < temp.Length - 1; a++)
{
for (int b = 1; b < temp[0].Length - 1; b++)
{
if (SuenThinningAlg(a, b, temp, stepNo == 2))
{
if (s[a][b]) count++;
s[a][b] = false;
}
}
}
return count;
}
static bool SuenThinningAlg(int x, int y, bool[][] s, bool even)
{
bool p2 = s[x][y - 1];
bool p3 = s[x + 1][y - 1];
bool p4 = s[x + 1][y];
bool p5 = s[x + 1][y + 1];
bool p6 = s[x][y + 1];
bool p7 = s[x - 1][y + 1];
bool p8 = s[x - 1][y];
bool p9 = s[x - 1][y - 1];
int bp1 = NumberOfNonZeroNeighbors(x, y, s);
if (bp1 >= 2 && bp1 <= 6)
{
if (NumberOfZeroToOneTransitionFromP9(x, y, s) == 1)
{
if (even)
{
if (!((p2 && p4) && p8))
{
if (!((p2 && p6) && p8))
{
return true;
}
}
}
else
{
if (!((p2 && p4) && p6))
{
if (!((p4 && p6) && p8))
{
return true;
}
}
}
}
}
return false;
}
static int NumberOfZeroToOneTransitionFromP9(int x, int y, bool[][] s)
{
bool p2 = s[x][y - 1];
bool p3 = s[x + 1][y - 1];
bool p4 = s[x + 1][y];
bool p5 = s[x + 1][y + 1];
bool p6 = s[x][y + 1];
bool p7 = s[x - 1][y + 1];
bool p8 = s[x - 1][y];
bool p9 = s[x - 1][y - 1];
int A = Convert.ToInt32((!p2 && p3)) + Convert.ToInt32((!p3 && p4)) +
Convert.ToInt32((!p4 && p5)) + Convert.ToInt32((!p5 && p6)) +
Convert.ToInt32((!p6 && p7)) + Convert.ToInt32((!p7 && p8)) +
Convert.ToInt32((!p8 && p9)) + Convert.ToInt32((!p9 && p2));
return A;
}
static int NumberOfNonZeroNeighbors(int x, int y, bool[][] s)
{
int count = 0;
if (s[x - 1][y]) count++;
if (s[x - 1][y + 1]) count++;
if (s[x - 1][y - 1]) count++;
if (s[x][y + 1]) count++;
if (s[x][y - 1]) count++;
if (s[x + 1][y]) count++;
if (s[x + 1][y + 1]) count++;
if (s[x + 1][y - 1]) count++;
return count;
}
Теперь я пытаюсь выделить особые точки. Если вокруг точки есть только один(или их нет вообще) черный пиксель, то это конечная точка. Это у меня получилось.
Теперь мне нужно найти точки ветвления, то есть точки, вокруг которых есть 3 черных пикселя. Я получаю вот такой неверный результат:
Это получается потому что после скелетизации картинки остаются лишние(или не лишние?) черные пиксели, которые я считаю как дополнительные отростки.
Вот код поиска особых точек. findCheckPoint(Bitmap img) обходит все точки картинки, а checkThisPoint(Bitmap img, int x, int y) проверяет количество черных пикселей вокруг каждой точки.
private int checkThisPoint(Bitmap img, int x, int y)
{
int c = 0;
for (int i = x - 1; i < x + 2; i++)
{
for (int j = y - 1; j < y + 2; j++)
{
if (img.GetPixel(i, j) == Color.FromArgb(0, 0, 0))
c++;
}
}
return c - 1;
}
private List<List<int>> findCheckPoint(Bitmap img)
{
int x = img.Width;
int y = img.Height;
List<int> branchPointX = new List<int>();
List<int> branchPointY = new List<int>();
List<int> endPointX = new List<int>();
List<int> endPointY = new List<int>();
for (int i = 0; i < x; i++)
{
for (int j = 0; j < y; j++)
{
int t;
if (img.GetPixel(i, j) == Color.FromArgb(0, 0, 0))
{
t = checkThisPoint(img, i, j);
if (t <= 1)
{
endPointX.Add(i);
endPointY.Add(j);
}
if(t == 3)
{
branchPointX.Add(i);
branchPointY.Add(j);
}
}
}
}
List<List<int>> a = new List<List<int>>();
a.Add(endPointX);
a.Add(endPointY);
a.Add(branchPointX);
a.Add(branchPointY);
return a;
}
Я не знаю как решить эту проблему. Нужно как то переделать алгоритм скелетизации(если да, то как?), или по другому искать особые точки? Пробовал рассматривать область большую, чем 3 * 3, но это результата не дало.
UPD
Отпечаток, использованный в программе.
Ответы (1 шт):
Решил данную проблему.
Последовав совету @aepot, рассмотрел матрицу 5x5, где в центре исследуемый пиксель. Но получилось так, что если на границах более 2 черных пикселей, то это не гарантирует то, что этот пиксель является точкой ветвления.
Пример:
На границах 4 черных пикселя, но это не точка ветвления.
Тогда я понял, что нужно считать количество подпоследовательностей единичек в последовательности всех пикселей границ матрицы.(С учетом того что длина подпоследовательности может быть равная 1)
То есть для вышеприведенного примера последовательность всех пикселей границ будет такой :
Учитывая то, что продолжение подпоследовательности единиц может находится в начале основной последовательности(как в этом примере) написал такой код:
int indexFirstZero = ArrayPoint.IndexOf(0);
for (int i = indexFirstZero + 1; i < ArrayPoint.Count; i++)
{
bool stopFlag = false;
if (ArrayPoint[i] == 1)
{
count++;
while(ArrayPoint[i] != 0)
{
if(i == ArrayPoint.Count - 1)
{
i = 0;
stopFlag = true;
}
else
i++;
}
if (stopFlag)
break;
}
}
Тут, count - количество подпоследовательностей единичек.
Теперь, вроде как, работает.
Вот весь код.
private int checkThisPointBranch(Bitmap img, int x, int y)
{
int count = 0;
int[, ] tempMatrix = new int[5, 5];
// Выделение матрицы 5x5.
int q = -1, k = -1;
for (int i = x - 2; i < x + 3; i++)
{
q++;
k = -1;
for (int j = y - 2; j < y + 3; j++)
{
k++;
tempMatrix[q, k] = img.GetPixel(i, j) == Color.FromArgb(0, 0, 0) ? 1 : 0;
}
}
// Выделение границы для последовательности.
List<int> ArrayPoint = new List<int>();
for (int i = 1; i < 5; i++)
ArrayPoint.Add(tempMatrix[0, i]);
for (int i = 1; i < 5; i++)
ArrayPoint.Add(tempMatrix[i, 4]);
for (int i = 3; i >= 0; i--)
ArrayPoint.Add(tempMatrix[4, i]);
for (int i = 3; i >= 0; i--)
ArrayPoint.Add(tempMatrix[i, 0]);
// Поиск подпоследовательностей единиц.
int indexFirstZero = ArrayPoint.IndexOf(0);
for (int i = indexFirstZero + 1; i < ArrayPoint.Count; i++)
{
bool stopFlag = false;
if (ArrayPoint[i] == 1)
{
count++;
while(ArrayPoint[i] != 0)
{
if(i == ArrayPoint.Count - 1)
{
i = 0;
stopFlag = true;
}
else
i++;
}
if (stopFlag)
break;
}
}
return count;
}