Пиксельное расстояние заливки

Постановка задачи:

Ввод представляет собой прямоугольное растровое изображение, подобное этому:

0001
0011
0110

Задача состоит в том, чтобы найти для каждого черного (0) «пикселя» расстояние до
ближайший белый (1) «пиксель». Итак, вывод к вышесказанному должен быть:

3 2 1 0
2 1 0 0
1 0 0 1

У меня есть рабочее решение проблемы, которое я выложил Вот, просить совета по улучшению производительности. В попытке реализовать решение @Jerry Coffin (предложенное в ответе на вопрос) я написал следующий код, который, к сожалению, производит вывод мусора. Например, вывод для ввода из постановки задачи

1   1  1 0
11  11 0 0
110 0  0 1

Почему код не работает?

#include <iostream>
#include <string>
#include <queue>

using namespace std;

const unsigned short MAX = 200;

typedef unsigned short coordinate;
typedef pair<coordinate,coordinate> coordinates;

//Converts char[] to unsigned int
coordinate atou(char* s) {
coordinate x = 0;
while(*s) x = x*10 + *(s++) - '0';
return x;
}

//Returns array of immediate neighbours of pixel of coordinates c
coordinates* neighbours_of(coordinates c) {
static coordinates neighbours[7];
coordinate i = c.first;
coordinate j = c.second;
neighbours[0] = coordinates(i+1,j);
neighbours[1] = coordinates(i+1,j+1);
neighbours[2] = coordinates(i,j+1);
neighbours[3] = coordinates(i-1,j+1);
neighbours[4] = coordinates(i-1,j);
neighbours[5] = coordinates(i-1,j-1);
neighbours[6] = coordinates(i,j-1);
neighbours[7] = coordinates(i+1,j-1);
return neighbours;
}

int main() {

unsigned short test_cases, wave_number, initial_wave_size;
coordinate m, n, i, j;
int A[MAX][MAX];
coordinates* directions;
string row;
queue<coordinates> ones;
queue<coordinates> wave;
coordinates current_coordinates;
bool found_some_zero;
cin >> test_cases;

while(test_cases--) {

//Input
cin >> n;
cin >> m;
for(i = 0; i < n; i++) {
cin >> row;
for(j = 0; j < m; j++) {
if(row[j] == '1') {
A[i][j] = -1;
ones.push(coordinates(i,j));
} else A[i][j] = atou(&row[j]);
}
}

//Initilization
wave = ones;
wave_number = 1;
found_some_zero = true;

//Filling algorithm
while(found_some_zero) {
found_some_zero = false;
initial_wave_size = wave.size();
while(initial_wave_size--) {
current_coordinates = wave.front();
directions = neighbours_of(current_coordinates);
//Try all directions
for(int k = 0; k < 8; k++) {
i = directions[k].first;
j = directions[k].second;
//If on screen and not yet visited
if(i < n && j < m && A[i][j] == 0) {
//Mark visited
A[i][j] = wave_number;
//(i,j) will be part the next wave
wave.push(coordinates(i,j));
found_some_zero = true;
}
}
wave.pop();
}
wave_number++;
}

//-1 to 0
while(!ones.empty()) {
current_coordinates = ones.front();
i = current_coordinates.first;
j = current_coordinates.second;
A[i][j] = 0;
ones.pop();
}

//Output
for(i = 0; i < n; i++) {
for(j = 0; j < m; j++)
cout << A[i][j] << " ";
cout << endl;
}
}
return 0;
}