エッジの2値画像から4連結した画素のみをプロットしたい

Question

前提・実現したいこと　

複数枚の写真からガラスなどの反射による映り込みを除去した背景写真を生成する論文からプログラムを実装しようとしています．

この論文内でエッジ画像から4連結した画像のみをプロットする処理を実装したいです．

順を追って説明します．
上記論文ではまず，入力画像からエッジを取得します．このエッジ画像はエッジ部を白，それ以外を黒とする画像です．以下に実際のエッジ画像の例を図1に示します．

＿　　　　　　　　　　　　図1　エッジ画像例

このエッジ画像を使って，各画素を探索します．このとき，探索対象画素の周囲の9画素の内，エッジの画素である画素が4画素以上ならば，その探索画素をプロットする処理を実装したいです．

私自身で実装したコードを該当のソースコードに示します．

些細なことでも良いのでアドバイス頂けますと助かります．

発生している問題

該当のソースコードから得られた出力画像を図2に示します．

_　　　　　　　　図2 該当のソースコードから得られた出力画像

該当のソースコードから得られた出力画像の問題点として，そもそも，エッジのない画素にエッジをプロットしているという問題が起こっています．以下に具体的な例の図3,図4,図5,図6に示します．

_　　　　　　　　　図3　エッジ画像での赤枠の範囲が図4

_　　　　　　　　　図4　エッジ画像での図3の赤枠の拡大画像

_　　　　　　　　　図5　出力画像での赤枠の範囲が図6

_　　　　　　　　　図6　出力画像での図5の赤枠の拡大画像

図4,図6を比較すると，図4のエッジ画像で存在していたエッジが図6では消えていることがわかります．

該当のソースコード

import cv2
import numpy as np

def count_neibor(binary_image):
    image_thinned = binary_image.copy()
    #画像の縦と横のサイズを取得
    rows, columns = image_thinned.shape
    #プロットする画像を宣言
    dist_image = np.zeros(image_thinned.shape,dtype=np.uint8)
    
    #各画素を探索
    for x in range(1, rows - 1):
        for y in range(1, columns -1):
            
            #探索画素から近傍画素を設定
            neighbour_points = neighbours(x, y, image_thinned)
            #近傍画素にエッジが4以上あるならdist_imageに探索画素をプロット
            if(255*4 <= sum(neighbour_points)):
                dist_image[x,y] = 255
    
    return dist_image
    
def neighbours(x, y, image):
    return [image[x-1][y], image[x-1][y+1], image[x][y+1], image[x+1][y+1], 
             image[x+1][y], image[x+1][y-1], image[x][y-1], image[x-1][y-1]]

def main():
    
    #エッジ画像をグレースケールで取得
    image = cv2.imread("canny1.png",0)
    
    #エッジ画像から4連結した画素のみを生成
    dist_image = count_neibor(image)
      
    cv2.imwrite("count_neibourhood.png", dist_image)
    cv2.imshow('input',image)
    cv2.imshow('dist_image',dist_image)
    cv2.waitKey(0)
    cv2.destroyAllWindows()
    
if __name__ == "__main__":
    main()

補足情報（FW/ツールのバージョンなど）

numpy 1.14.0
opencv 3.4.1
python 3.6.4

Answer 1

質問には『探索対象画素の周囲の9画素の内』と説明されていますが、コード中のneighbours関数は周囲の８画素のリストを返しています（基準となる画素(x,y)がリストに入っていません）

def neighbours(x, y, image):
    return [image[x-1][y], image[x-1][y+1], image[x][y+1], image[x+1][y+1], 
             image[x+1][y], image[x+1][y-1], image[x][y-1], image[x-1][y-1]]

を

def neighbours(x, y, image):
    return [image[x-1][y], image[x-1][y+1], image[x][y+1], image[x+1][y+1], 
             image[x+1][y], image[x+1][y-1], image[x][y-1], image[x-1][y-1], image[x],[y]]

と修正すべきだと思われます。

Comments

[Do_you_1isten]

ご解答ありがとうございます！
早速修正します！

Answer 2

coco_bauerさんの解答を参考にコードを修正致しました．
また，私の記述ミスで，『探索対象画素の周囲の9画素の内』は正しくは『探索対象画素の周囲の8画素の内』でした．

私のソースコードでは，エッジでない画素を注目している場合があったため，それが原因で，エッジの存在しない画素にプロットしていました．
問題が発生する例を以下の図1に示します．

_　　　　　　　　　　
_ 　　　　　図1　間違ってプロットする場合

図1では，中央の画素を探索画素としたとき，白をエッジ画像，灰色をエッジ以外の画像としています．この場合，修正前のソースコードでは，中央がエッジ以外の画像にも関わらず，処理が通るので，エッジのない画素にもプロットしていました．

修正後のソースコードを以下に示します．

import cv2
import numpy as np

def count_neibor(binary_image):
    image_thinned = binary_image.copy()
    #画像の縦と横のサイズを取得
    rows, columns = image_thinned.shape
    #プロットする画像を宣言
    dist_image = np.zeros(image_thinned.shape,dtype=np.uint8)
    
    #各画素を探索
    for x in range(1, rows - 1):
        for y in range(1, columns -1):
            
            #探索画素からエッジの画素のみを処理
            if(image_thinned[x,y] == 255):
                neighbour_points = neighbours(x, y, image_thinned)
                #近傍画素にエッジが3個のみならdist_imageに探索画素をプロット
                if(255*3 == sum(neighbour_points)):
                    dist_image[x,y] = 255
    
    return dist_image
    
def neighbours(x, y, image):
    return [image[x-1][y], image[x-1][y+1], image[x][y+1], image[x+1][y+1], 
             image[x+1][y], image[x+1][y-1], image[x][y-1], image[x-1][y-1]]

def main():
    
    #エッジ画像をグレースケールで取得
    image = cv2.imread("canny1.png",0)
    
    #エッジ画像から4連結した画素のみを生成
    dist_image = count_neibor(image)
      
    cv2.imwrite("count_neibourhood.png", dist_image)
    cv2.imshow('input',image)
    cv2.imshow('dist_image',dist_image)
    cv2.waitKey(0)
    cv2.destroyAllWindows()
    
if __name__ == "__main__":
    main()

とすることで，無事に解決致しました．coco_bauerさん，多大なご助力ありがとうございました!