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图像处理快速算法研究及实现
马金发;唐健;崔向
【摘 要】提出了一种提高图像处理软件时间效率的有效算法,讨论了该算法的关键技术,给出了VC++源代码段实例,并对其时间效率进行了较详细的分析. 【期刊名称】《沈阳理工大学学报》 【年(卷),期】2002(021)002 【总页数】5页(P50-54)
【关键词】图像处理;软件;时间效率;消除零元素算法 【作 者】马金发;唐健;崔向
【作者单位】沈阳工业学院,专用设备设计研究所,辽宁,沈阳,110016;沈阳工业学院,专用设备设计研究所,辽宁,沈阳,110016;沈阳工业学院,专用设备设计研究所,辽宁,沈阳,110016 【正文语种】中 文 【中图分类】基础科学
20 0 2年 6 月 沈阳 工 业 学 院 学 报Vol.21 No． 2第21 卷 第2期 JOURNAL OFSHENYANGINSTITUTE OFTECHNOLOGYJun ．2002文章缛}号；1003-1251( 2002) 02 - 0050-05图 像 处 理 快 速 算 法研 究及 实现马 金 发 ，唐健 ，崔向（沈阳工业学院 专用设备设计研究所，辽宁 沈阳 110016）摘 要 ：提 出 了一 种提 高图像处理软件时间效率的 有效算法 ，讨论 了该算法 的 关键技 术 ，给 出 了 VC++ 源代码段 实例 ，并对 其时 问效 率进 行 了较详细 的分析． 关 键
词 ：图像处理 ；软件 ；时 间效率 ；消除零元 素算法中图分类号 ：TP317.4文献标识码 ：A图像处理软件 ，特别是大尺寸图像处理软件，软件的时间效率‘ 13是设计软件时必须解决的关键问题之一．图像处理中很多算法都 用到算子模板‘ 2]，如滤波算法中的各种滤波器模板 、 边缘检测算法 中的各种算子模板． 同时也常用到各种形状的窗 口 [2]，如一字形 、 1 字形 、 十字形 、任意形等． 在模板或窗 口 矩 阵中经常含有零元素，矩 阵中的零元素参与运算毫无意义． 能否找 到一种算法 ，只有矩 阵中的非零元素参与运算 ，这样就可大大提高软件的时间效率， 该算法的 中心思想是 ，在矩阵运算中，若参与运算的某一矩阵含有零元素 ，就消除其中的零元素 ，只有矩 阵中的非零元素参与运算． 也就是说 ，将含有零元素的矩阵变换为仅含非零元素的向量 ，使原 来两个矩阵的运算变换为向量与矩阵之 间的相关运算 ，本文将该算法称为消除零元素算法． 1消除零元素算法研究 1.1 原算法简介假定输入 图像为 厂 (z ，y) ，输出图像为 g(x ，y) ，那么对 图像 ， (z ，y) 的处理数学 上可表达成 g(x ，y)一 丁[， (z ，y)](1)图像输入与输出之 间的对应关系完全 由运算 T[-] 决定[3]假设 ，(m ，押) 是 厂 (x ，y) 量化后的一个 肘 行乘 _^ ， 列个象素的图像 ，肘 为任一算子模板 ，S 为／ (m ，n) 在点(m ，舡) 的邻域图像的矩阵 ，则收稿日期 ：2001-11- Ol作若简介：马金发(1957-) ．男，黑龙江庆安人 ，讲师2 0 0 2年 6 月沈阳工业学院报 Vol.21 OF SHENYANG INSTITUTE TECHNOLOGY Jun ． 0 2文章缛}号；1003-1251( 2002) 02 - 0050-05沈阳工业学院 专用设备设计研究所，辽宁 沈阳 110016）摘要：提 出 了一 种提 高图像处理软件时间效率的 有效算法 ，讨论 了该详细 的分析．关键词：图像处理 ；软件 ；时 间效率 ；消除零元 素算法任意形等． 在模板或窗 口 矩 阵中经常含有零元素，矩 阵中的零元素参与运算毫无意义． 能否找到一种算法 ，只有矩 阵中的非零元素参与运算 ，这样就可大大提高软件的时间效率， 该算法的中心思想是 ，在矩阵运算中，若参与运算的某一矩阵
含有零元素 ，就消除其中的零元素 ，只有矩阵中的非零元素参与运算． 也就是说 ，将含有零元素的矩阵变换为仅含非零元素的向量 ，使原来两个矩阵的运算变换为向量与矩阵之 间的相关运算 ，本文将该算法称为消除零元素算法． 1.1原算法简介一丁[， (z ，y)] (1)／(m，n)在点(m ，舡) 的邻域图像的矩阵 ，则第 2 期 马金发等 ： 图像处理快速算法研究及实现 51 tV=C 0mx_11… 7， zX — lX 一1f(m-k ，n)… ， (m 一 是，n+k)… ， (m ，n) … 厂 (m ，n+ 屉 )… 厂 （ m+ 志，n ） … ， (聊 十 k ，n 十 k) 其中X 一 2k+l;k=1，2 ， … ，对于给定的模板 M 则 是为常数 ； mij 为整数 ,C 为使 肘 的元素为整数而取的常数 ，O +2 ， …N- 志 ） 进行 T[-] 运算 ，就要执行(M- 鲫 × (N- 是 ) 次式 (2) 的矩阵离散卷积运算． 因此 ，研究式 (2) 运算，尽量减少式 (2) 中 肘、S 矩 阵参与运算的元素个数 ，对算法的 时间效率至关重要． 矩阵 膨 中经常含有零元素，消除其零元素，只有 时 中非零元素对应 S 中的 相关元素参与运算即可减少运算次数，提高算法时间效率． 具体方法是把矩 阵 M 转化为一个 仅含非零元素的向量 ，表达为 M ’ 一 C[m ’ 。， m'i ， … 俄 ’Y-l](3)式中 y 为 M 中非零元素总数 ，O