图像算法：图像形态学运算-膨胀、腐蚀、开闭

膨胀和腐蚀的主要用途：

消除噪声；

分割出独立的图像元素，在图像中连接相邻的元素；

寻找图像中明显的极大值或极小值区；

求出图像的梯度；

【注】：

腐蚀和膨胀是对像素值大的部分而言的，即高亮白部分而不是黑色部分；

膨胀是图像中的高亮部分进行膨胀，领域扩张，效果图拥有比原图更大的高亮区域；

腐蚀是图像中的高亮部分被腐蚀掉，领域缩减，效果图拥有比原图更小的高亮区域；

膨胀原理：

膨胀：求局部最大值；

①定义一个卷积核B，

核可以是任何的形状和大小，且拥有一个单独定义出来的参考点-锚点(anchorpoint)；

通常和为带参考点的正方形或者圆盘，可将核称为模板或掩膜；

②将核B与图像A进行卷积，计算核B覆盖区域的像素点最大值；

③将这个最大值赋值给参考点指定的像素；

因此，图像中的高亮区域逐渐增长。

腐蚀原理：

腐蚀：局部最小值(与膨胀相反)；

①定义一个卷积核B，

核可以是任何的形状和大小，且拥有一个单独定义出来的参考点-锚点(anchorpoint)；

通常和为带参考点的正方形或者圆盘，可将核称为模板或掩膜；

②将核B与图像A进行卷积，计算核B覆盖区域的像素点最小值；

③将这个最小值赋值给参考点指定的像素；

因此，图像中的高亮区域逐渐减小。

OpenCV中膨胀函数-dilate()

格式：

void dilate(

InputArray src,//输入

OutputArray dst, //输出

InputArray kernel, //核大小

Point anchor=Point(-1,-1),// 锚位置，(-1，-1)为中心

int iterations=1, //迭代次数

int borderType=BORDER_CONSTANT,//图像边界像素模式

const Scalar& borderValue=morphologyDefaultBorderValue()//边界值

)

【注】：

关于核，一般配合getStructuringElement()使用；

getStructuringElement()：返回指定形状和尺寸的结构元素；

格式：

getStructuringElement(int shape, Size ksize, Point anchor=Point(-1,-1));

参数：

shape：表核的形状，矩形MORPH_RECT;交叉形MORPH_CROSS;椭圆形MORPH_ELLIPSE;

ksize:核尺寸大小；

anchor：锚点的位置，锚点只影响形态学运算结果的偏移；

OpenCV中腐蚀函数-erode()

格式：

void erode(

InputArray src,//输入

OutputArray dst, //输出

InputArray kernel, //核大小

Point anchor=Point(-1,-1),// 锚位置，(-1，-1)为中心

int iterations=1, //迭代次数

int borderType=BORDER_CONSTANT,//图像边界像素模式

const Scalar& borderValue=morphologyDefaultBorderValue()//边界值

)

形态学开运算：

开运算(Open Operation)：先腐蚀后膨胀的过程；

功能：

消除小物体；

在纤细处分离物体；

平滑较大的边界并不明显改变其面积；

形态学闭运算：

闭运算(Closing Openration),先膨胀后腐蚀；

功能：

排除小型黑洞(黑斑)；

OpenCV：morphologyEx()

功能：morphologyEx函数利用基本的膨胀和腐蚀技术，来执行更加高级形态学变换，

如开闭运算，形态学梯度，“顶帽”、“黑帽”等等。

void morphologyEx( 

InputArray src, //

OutputArray dst,// 

int op,//形态学运算的类型

InputArraykernel, 

Pointanchor=Point(-1,-1), 

intiterations=1, 

intborderType=BORDER_CONSTANT, 

constScalar& borderValue=morphologyDefaultBorderValue() ); 

【注】：

int op：表示形态学运算的类型，

MORPH_OPEN – 开运算（Opening operation）

MORPH_CLOSE – 闭运算（Closing operation）

MORPH_GRADIENT -形态学梯度（Morphological gradient）

MORPH_TOPHAT - “顶帽”（“Top hat”）

MORPH_BLACKHAT - “黑帽”（“Black hat“）

示例程序：

#include "cv.h" 

#include "highgui.h" 

using namespace cv; 

int main(int argc, char* argv[]) 

{ 

        Mat src = imread("misaka.jpg"); 

        Mat dst; 

        //输入图像 

        //输出图像 

        //单元大小，这里是5*5的8位单元 

        //腐蚀位置，为负值取核中心 

        //腐蚀次数两次 

        erode(src,dst,Mat(5,5,CV_8U),Point(-1,-1),2); 

        imwrite("erode.jpg",dst); 

        //输入图像 

        //输出图像 

        //单元大小，这里是5*5的8位单元 

        //膨胀位置，为负值取核中心 

        //膨胀次数两次 

        dilate(src,dst,Mat(5,5,CV_8U),Point(-1,-1),2); 

        imwrite("dilate.jpg",dst); 

        //输入图像 

        //输出图像 

        //定义操作：MORPH_OPEN为开操作，MORPH_CLOSE为闭操作 

        //单元大小，这里是3*3的8位单元 

        //开闭操作位置 

        //开闭操作次数 

        morphologyEx(src,dst,MORPH_OPEN,Mat(3,3,CV_8U),Point(-1,-1),1); 

        imwrite("open.jpg",dst); 

        morphologyEx(src,dst,MORPH_CLOSE,Mat(3,3,CV_8U),Point(-1,-1),1); 

        imwrite("close.jpg",dst); 

//定义核 

       //Mat element = getStructuringElement(MORPH_RECT, Size(15, 15));  

       //进行形态学操作 

       //morphologyEx(image,image, MORPH_CLOSE, element); 

        imshow("dst",dst); 

        waitKey(); 

        return 0; 

}