VTK_Learning_图像二值化_阈值法

1.阈值法实现图像二值化操作

二值图像和label图像是图像分割中经常用到的两种图像。
二值图像的每个像素只有两种可能的取值，例如0或者255。通常0代表图像的背景，而255代码图像前景。图像二值化是最简单的图像分割模型。设置一个灰度阈值，将图像中阈值以下的像素值设置为背景，阈值以上的像素值设置为前景，即可得当一副二值图像。
在VTK中可以通过vtkImageThreshold类实现图像二值化。
示例代码如下：
 

#include <vtkAutoInit.h>
VTK_MODULE_INIT(vtkRenderingOpenGL);
 
#include <vtkSmartPointer.h>
#include <vtkJPEGReader.h>
#include <vtkImageThreshold.h>
#include <vtkImageActor.h>
#include <vtkRenderer.h>
#include <vtkRenderWindow.h>
#include <vtkRenderWindowInteractor.h>
#include <vtkInteractorStyleImage.h>
 
int main()
{
  vtkSmartPointer<vtkJPEGReader> reader =
    vtkSmartPointer<vtkJPEGReader>::New();
  reader->SetFileName("lena.jpg");
  reader->Update();
 
  vtkSmartPointer<vtkImageThreshold> threshould =
    vtkSmartPointer<vtkImageThreshold>::New();
  threshould->SetInputConnection(reader->GetOutputPort());
  threshould->ThresholdByUpper(90);
  threshould->SetInValue(255);
  threshould->SetOutValue(0);
  threshould->Update(); //算法执行后必须添加更新消息！！！
 
  vtkSmartPointer<vtkImageActor> origActor =
    vtkSmartPointer<vtkImageActor>::New();
  origActor->SetInputData(reader->GetOutput());
  vtkSmartPointer<vtkImageActor> binaryActor =
    vtkSmartPointer<vtkImageActor>::New();
  binaryActor->SetInputData(threshould->GetOutput());
  
  double origView[4] = { 0, 0, 0.5, 1 };
  double binaryView[4] = { 0.5, 0, 1, 1 };
  vtkSmartPointer<vtkRenderer> origRender =
    vtkSmartPointer<vtkRenderer>::New();
  origRender->SetViewport(origView);
  origRender->AddActor(origActor);
  origRender->ResetCamera();
  origRender->SetBackground(1, 0, 0);
 
  vtkSmartPointer<vtkRenderer> binaryRender =
    vtkSmartPointer<vtkRenderer>::New();
  binaryRender->SetViewport(binaryView);
  binaryRender->AddActor(binaryActor);
  binaryRender->ResetCamera();
  binaryRender->SetBackground(1, 1, 1);
  
  /
  vtkSmartPointer<vtkRenderWindow> rw =
    vtkSmartPointer<vtkRenderWindow>::New();
  rw->AddRenderer(origRender);
  rw->AddRenderer(binaryRender);
  rw->SetSize(640, 240);
  rw->SetWindowName("Binary Image");
  
  vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor> rwi =
    vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor>::New();
  vtkSmartPointer<vtkInteractorStyleImage> style =
    vtkSmartPointer<vtkInteractorStyleImage>::New();
  rwi->SetInteractorStyle(style);
  rwi->SetRenderWindow(rw);
  rwi->Initialize();
  rwi->Start();
  return 0;
}

vtkImageThreshold类实现图像的阈值化处理，其功能不仅仅是生成二值图像。
在本例中，以图像二值化操作为例来介绍该类。vtkImageThreshold类中定义了两个阈值，UpperThreshold和LowerThreshold，这两个值将图像的值域划分为三部分：大于UpperThreshold，小于LowerThreshold，以及位于LowerThreshold和UpperThreshold之间的三段。函数ThresholdByUpper()设置为取大于UpperThreshold的灰度范围为有效范围，并通过函数SetInValue()来设置该范围内的输出值，SetOutValue()设置范围外的输出值，本例中取大于100所有像素输出值为255，而小于100的像素值为0。
该例的结果执行如下。

另外还有其他两种方式，ThresholdByLower()取小于LowerThreshold的范围为有效范围；ThresholdBetween()取LowerThreshold和UpperThreshold之间的部分为有效范围。另外SetInValue()和SetOutValue()如果不设置的话，图像会按原图输出。可以通过该类来实现图像数据范围的截断操作。

对于二值图像前景由多个对象组成，而每个对象是一个连通分量，对象之间不存在连通关系。在处理图像时，需要将不同的对象分别提取出来或将不同对象赋一个label值，这样得到的图像成为label图像。目前VTK中没有提取二值图像连通分量的filter及相应的对二值图像label化的filter。如果要实现该功能，可以考虑与ITK相结合。