一、膨胀与腐蚀
膨胀与腐蚀的功能
- 消除噪声;
- 分割( isolate)出独立的图像元素,在图像中连接( join)相邻的元素;
- 寻找图像中的明显的极大值区域或极小值区域;
- 求出图像的梯度。
膨胀( dilate)就是求局部最大值的操作
void dilate(InputArray src,
OutputArray dst,
InputArray kernel,
Point anchor=Point(-1,-1),
int iterations=1,
int borderType=BORDER_CONSTANT,
const Scalar& borderValue=morphologyDefaultBorderValue());
//第一个参数:输入图像;第二个参数:目标图像;第三个参数:卷积核大小(使用函数getStructuringElement配合,返回核的形状:矩形MORPH_RECT,交叉形MORPH_CROSS,椭圆形MORPH_ELLIPSE);
//第四个参数:锚的位置;第五个参数:迭代次数;第六个参数:边界模式;第七个参数:边界值。
腐蚀( erode)就是求局部最小值的操作
void erode(InputArray src,
OutputArray dst,
InputArray kernel,
Point anchor=Point(-1,-1),
int iterations=1,
int borderType=BORDER_CONSTANT,
const Scalar& borderValue=morphologyDefaultBorderValue());
//第一个参数:输入图像;第二个参数:目标图像;第三个参数:卷积核大小(使用函数getStructuringElement配合,返回核的形状:矩形MORPH_RECT,交叉形MORPH_CROSS,椭圆形MORPH_ELLIPSE);
//第四个参数:锚的位置;第五个参数:迭代次数;第六个参数:边界模式;第七个参数:边界值。
综合示例
#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <opencv2/highgui/highgui.hpp>
#include <opencv2/imgproc/imgproc.hpp>
#include <iostream>
using namespace std;
using namespace cv;
Mat g_srcImage, g_dstImage;//原始图和效果图
int g_nTrackbarNumer = 0;//0表示腐蚀erode, 1表示膨胀dilate
int g_nStructElementSize = 3; //结构元素(内核矩阵)的尺寸
void Process();//膨胀和腐蚀的处理函数
void on_TrackbarNumChange(int, void*);//回调函数
void on_ElementSizeChange(int, void*);//回调函数
int main()
{
//载入原图
g_srcImage = imread("1.jpg");
if (!g_srcImage.data) { printf("读取srcImage错误~! \n"); return false; }
//显示原始图
namedWindow("【原始图】");
imshow("【原始图】", g_srcImage);
//进行初次腐蚀操作并显示效果图
namedWindow("【效果图】");
//获取自定义核
Mat element = getStructuringElement(MORPH_RECT, Size(2 * g_nStructElementSize + 1, 2 * g_nStructElementSize + 1), Point(g_nStructElementSize, g_nStructElementSize));
erode(g_srcImage, g_dstImage, element);
imshow("【效果图】", g_dstImage);
//创建轨迹条
createTrackbar("腐蚀/膨胀", "【效果图】", &g_nTrackbarNumer, 1, on_TrackbarNumChange);
createTrackbar("内核尺寸", "【效果图】", &g_nStructElementSize, 21, on_ElementSizeChange);
//轮询获取按键信息,若下q键,程序退出
while (char(waitKey(1)) != 'q') {}
return 0;
}
//-----------------------------【Process( )函数】------------------------------------
// 描述:进行自定义的腐蚀和膨胀操作
//-----------------------------------------------------------------------------------------
void Process()
{
//获取自定义核
Mat element = getStructuringElement(MORPH_RECT, Size(2 * g_nStructElementSize + 1, 2 * g_nStructElementSize + 1), Point(g_nStructElementSize, g_nStructElementSize));
//进行腐蚀或膨胀操作
if (g_nTrackbarNumer == 0) {
erode(g_srcImage, g_dstImage, element);
}
else {
dilate(g_srcImage, g_dstImage, element);
}
//显示效果图
imshow("【效果图】", g_dstImage);
}
//-----------------------------【on_TrackbarNumChange( )函数】------------------------------------
// 描述:腐蚀和膨胀之间切换开关的回调函数
//-----------------------------------------------------------------------------------------------------
void on_TrackbarNumChange(int, void*)
{
//腐蚀和膨胀之间效果已经切换,回调函数体内需调用一次Process函数,使改变后的效果立即生效并显示出来
Process();
}
//-----------------------------【on_ElementSizeChange( )函数】-------------------------------------
// 描述:腐蚀和膨胀操作内核改变时的回调函数
//-----------------------------------------------------------------------------------------------------
void on_ElementSizeChange(int, void*)
{
//内核尺寸已改变,回调函数体内需调用一次Process函数,使改变后的效果立即生效并显示出来
Process();
}
二、开运算、闭运算、形态学梯度、顶帽、黑帽
开运算:先腐蚀后膨胀
开运算可以用来消除小物体,在纤细点处分离物体,并且在平滑较大物体的边界的同时不明显改变其面积。
闭运算:先膨胀后腐蚀
闭运算能够排除小型黑洞(黑色区域)。
形态学梯度:膨胀图与腐蚀图之差
保留物体的边缘轮廓。
顶帽(礼帽):原图像与开运算结果图之差
因为开运算带来的结果是放大了裂缝或者局部低亮度的区域。因此,从原图中减去开运算后的图,得到的效果图突出了比原图轮廓周围的区域更明亮的区域,顶帽运算往往用来分离比邻近点亮一些的斑块。
黑帽:闭运算结果图与原图之差
黑帽运算后的效果图突出了比原图轮廓周围的区域更暗的区域,黑帽运算用来分离比邻近点暗一些的斑块。
void morphologyEx(InputArray src,
OutputArray dst,
int op,
InputArray kernel,
Point anchor=Point(-1,-1),
int iterations=1,
int borderType=BORDER_CONSTANT,
const Scalar& borderValue=morphologyDefaultBorderValue());
//第一个参数:输入图像;第二个参数:目标图像;第三个参数:形态学运算的类型;第四个参数:卷积核大小(使用函数getStructuringElement配合,返回核的形状:矩形MORPH_RECT,交叉形MORPH_CROSS,椭圆形MORPH_ELLIPSE);
//第五个参数:锚的位置;第六个参数:迭代次数;第七个参数:边界模式;第八个参数:边界值。
#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <opencv2/highgui/highgui.hpp>
#include <opencv2/imgproc/imgproc.hpp>
using namespace std;
using namespace cv;
Mat g_srcImage, g_dstImage;//原始图和效果图
int g_nElementShape = MORPH_RECT;//元素结构的形状
//变量接收的TrackBar位置参数
int g_nMaxIterationNum = 10;
int g_nOpenCloseNum = 0;
int g_nErodeDilateNum = 0;
int g_nTopBlackHatNum = 0;
static void on_OpenClose(int, void*);//回调函数
static void on_ErodeDilate(int, void*);//回调函数
static void on_TopBlackHat(int, void*);//回调函数
static void ShowHelpText();
int main()
{
//改变console字体颜色
system("color 2F");
ShowHelpText();
//载入原图
g_srcImage = imread("1.jpg");
if (!g_srcImage.data) { printf("Oh,no,读取srcImage错误~! \n"); return false; }
//显示原始图
namedWindow("【原始图】");
imshow("【原始图】", g_srcImage);
//创建三个窗口
namedWindow("【开运算/闭运算】", 1);
namedWindow("【腐蚀/膨胀】", 1);
namedWindow("【顶帽/黑帽】", 1);
//参数赋值
g_nOpenCloseNum = 9;
g_nErodeDilateNum = 9;
g_nTopBlackHatNum = 2;
//分别为三个窗口创建滚动条
createTrackbar("迭代值", "【开运算/闭运算】", &g_nOpenCloseNum, g_nMaxIterationNum * 2 + 1, on_OpenClose);
createTrackbar("迭代值", "【腐蚀/膨胀】", &g_nErodeDilateNum, g_nMaxIterationNum * 2 + 1, on_ErodeDilate);
createTrackbar("迭代值", "【顶帽/黑帽】", &g_nTopBlackHatNum, g_nMaxIterationNum * 2 + 1, on_TopBlackHat);
//轮询获取按键信息
while (1)
{
int c;
//执行回调函数
on_OpenClose(g_nOpenCloseNum, 0);
on_ErodeDilate(g_nErodeDilateNum, 0);
on_TopBlackHat(g_nTopBlackHatNum, 0);
//获取按键
c = waitKey(0);
//按下键盘按键Q或者ESC,程序退出
if ((char)c == 'q' || (char)c == 27)
break;
//按下键盘按键1,使用椭圆(Elliptic)结构元素结构元素MORPH_ELLIPSE
if ((char)c == 49)//键盘按键1的ASII码为49
g_nElementShape = MORPH_ELLIPSE;
//按下键盘按键2,使用矩形(Rectangle)结构元素MORPH_RECT
else if ((char)c == 50)//键盘按键2的ASII码为50
g_nElementShape = MORPH_RECT;
//按下键盘按键3,使用十字形(Cross-shaped)结构元素MORPH_CROSS
else if ((char)c == 51)//键盘按键3的ASII码为51
g_nElementShape = MORPH_CROSS;
//按下键盘按键space,在矩形、椭圆、十字形结构元素中循环
else if ((char)c == ' ')
g_nElementShape = (g_nElementShape + 1) % 3;
}
return 0;
}
//-----------------------------------【on_OpenClose( )函数】----------------------------------
// 描述:【开运算/闭运算】窗口的回调函数
//-----------------------------------------------------------------------------------------------
static void on_OpenClose(int, void*)
{
//偏移量的定义
int offset = g_nOpenCloseNum - g_nMaxIterationNum;//偏移量
int Absolute_offset = offset > 0 ? offset : -offset;//偏移量绝对值
//自定义核
Mat element = getStructuringElement(g_nElementShape, Size(Absolute_offset * 2 + 1, Absolute_offset * 2 + 1), Point(Absolute_offset, Absolute_offset));
//进行操作
if (offset < 0)
morphologyEx(g_srcImage, g_dstImage, MORPH_OPEN, element);
else
morphologyEx(g_srcImage, g_dstImage, MORPH_CLOSE, element);
//显示图像
imshow("【开运算/闭运算】", g_dstImage);
}
//-----------------------------------【on_ErodeDilate( )函数】----------------------------------
// 描述:【腐蚀/膨胀】窗口的回调函数
//-----------------------------------------------------------------------------------------------
static void on_ErodeDilate(int, void*)
{
//偏移量的定义
int offset = g_nErodeDilateNum - g_nMaxIterationNum; //偏移量
int Absolute_offset = offset > 0 ? offset : -offset;//偏移量绝对值
//自定义核
Mat element = getStructuringElement(g_nElementShape, Size(Absolute_offset * 2 + 1, Absolute_offset * 2 + 1), Point(Absolute_offset, Absolute_offset));
//进行操作
if (offset < 0)
erode(g_srcImage, g_dstImage, element);
else
dilate(g_srcImage, g_dstImage, element);
//显示图像
imshow("【腐蚀/膨胀】", g_dstImage);
}
//-----------------------------------【on_TopBlackHat( )函数】--------------------------------
// 描述:【顶帽运算/黑帽运算】窗口的回调函数
//----------------------------------------------------------------------------------------------
static void on_TopBlackHat(int, void*)
{
//偏移量的定义
int offset = g_nTopBlackHatNum - g_nMaxIterationNum;//偏移量
int Absolute_offset = offset > 0 ? offset : -offset;//偏移量绝对值
//自定义核
Mat element = getStructuringElement(g_nElementShape, Size(Absolute_offset * 2 + 1, Absolute_offset * 2 + 1), Point(Absolute_offset, Absolute_offset));
//进行操作
if (offset < 0)
morphologyEx(g_srcImage, g_dstImage, MORPH_TOPHAT, element);
else
morphologyEx(g_srcImage, g_dstImage, MORPH_BLACKHAT, element);
//显示图像
imshow("【顶帽/黑帽】", g_dstImage);
}
static void ShowHelpText()
{
//输出一些帮助信息
printf("\n\t请调整滚动条观察图像效果\n\n");
printf("\n\t按键操作说明: \n\n"
"\t\t键盘按键【ESC】或者【Q】- 退出程序\n"
"\t\t键盘按键【1】- 使用椭圆(Elliptic)结构元素\n"
"\t\t键盘按键【2】- 使用矩形(Rectangle )结构元素\n"
"\t\t键盘按键【3】- 使用十字型(Cross-shaped)结构元素\n"
"\t\t键盘按键【空格SPACE】- 在矩形、椭圆、十字形结构元素中循环\n");
}