AIHGF

Python - OpenCV 之图像形态学(膨胀与腐蚀)
基于 OpenCV 的图像形态学处理 - 膨胀,腐蚀,开运算,闭运算 涉及到的 OpenCV 函数 - cv2.e...
扫描右侧二维码阅读全文
19
2018/07

Python - OpenCV 之图像形态学(膨胀与腐蚀)

基于 OpenCV 的图像形态学处理 - 膨胀,腐蚀,开运算,闭运算
涉及到的 OpenCV 函数 - cv2.erode(),cv2.dilate(),cv2.morphologyEx()
概念部分整理自网络.

膨胀和腐蚀是图像形态学的两个基本操作.
典型应用是在二值图像中的使用,是很多识别技术中重要的中间处理步骤.
在灰度图像中根据阈值同样可以完成膨胀与腐蚀操作.

1. 原理

二值图像f(x,y) 的膨胀操作,类似于对图像的卷积操作.
需要有个 kernel 操作矩阵,类似于卷积核(filters, kernel),常见的是 3X3 的矩阵. 这是形态学处理的核心.
但与卷积不同的是,如果矩阵中的像素点有任意一个点的值是前景色,则设置中心像素点为前景色;否则不变.

图像形态学运算中腐蚀,膨胀,开运算和闭运算:

  • [1] - 腐蚀是一种消除边界点,使边界向内部收缩的过程
    可以用来消除小且无意义的物体.
    腐蚀算法
    用 3x3 的 kernel,扫描图像的每一个像素;
    用 kernel 与其覆盖的二值图像做 “与” 操作;
    如果都为1,结果图像的该像素为1;否则为0.
    结果:使二值图像减小一圈.

  • [2] - 膨胀是将与物体接触的所有背景点合并到该物体中,使边界向外部扩张的过程
    可以用来填补物体中的空洞.
    膨胀算法
    用 3x3 的 kernel,扫描图像的每一个像素;
    用 kernel 与其覆盖的二值图像做 “与” 操作;
    如果都为0,结果图像的该像素为0;否则为1.
    结果:使二值图像扩大一圈

  • [3] - 先腐蚀后膨胀的过程称为开运算
    用来消除小物体、在纤细点处分离物体、平滑较大物体的边界的同时并不明显改变其面积.

  • [4] - 先膨胀后腐蚀的过程称为闭运算
    用来填充物体内细小空洞、连接邻近物体、平滑其边界的同时并不明显改变其面积.

2. OpenCV 实现

主要参考 OpenCV-Python教程(4、形态学处理).

首先定义 kernel 矩阵 - 两种方式:

  • 利用 cv2.getStructuringElement 函数
kernel = cv2.getStructuringElement(cv2.MORPH_ELLIPSE, (3, 3))  # 椭圆结构
kernel = cv2.getStructuringElement(cv2.MORPH_CROSS, (3, 3))  # 十字结构
kernel = cv2.getStructuringElement(cv2.MORPH_RECT, (3, 3))  # 矩形结构

  • 采用 Numpy 的 array 自定义
kernel = np.uint8(np.zeros((3, 3)))
for i in range(3):
    kernel[2, i] = 1
    kernel[i, 2] = 1

2.1 腐蚀和膨胀

cv2.erode() 和 cv2.dilate() 函数

# --*-- coding:utf-8 --*--
import cv2
import numpy as np
import matplot.pyplot as plt

png = cv2.imread('test.png', 0)

plt.figure()
plt.subplot(1, 3, 1)
plt.imshow(png)
plt.axis('off')

# 定义 kernel 
kernel = cv2.getStructuringElement(cv2.MORPH_RECT,(10, 10))

# 图像腐蚀
eroded = cv2.erode(png, kernel)
plt.subplot(1, 3, 2)
plt.imshow(eroded) # Eroded Image
plt.axis('off')

# 图像膨胀
dilated = cv2.dilate(png, kernel)
plt.subplot(1, 3, 3)
plt.imshow(dilated) # Dilated Image
plt.axis('off')
plt.show()


(左)原图 (中)腐蚀 (右)膨胀

2.2 开运算和闭运算

cv2.morphologyEx() 函数

  • 先腐蚀后膨胀叫开运算
    常用于去除噪声
    cv2.morphologyEx() 函数
open_ = cv2.morphologyEx(img, cv2.MORPH_OPEN, kernel)
  • 先膨胀后腐蚀叫闭运算
    常用于填充前景物体中的小洞,或者前景物体上的小黑点.
close_ = cv2.morphologyEx(img, cv2.MORPH_CLOSE, kernel)

开运算和闭运算不是可逆的.

# --*-- coding:utf-8 --*--
import cv2
import numpy as np
import matplot.pyplot as plt

png = cv2.imread('test.png', 0)

plt.figure()
plt.subplot(1, 3, 1)
plt.imshow(png)
plt.axis('off')

# 定义 kernel 
kernel = cv2.getStructuringElement(cv2.MORPH_RECT, (3, 3))

# 闭运算
closed = cv2.morphologyEx(img, cv2.MORPH_CLOSE, kernel)
plt.subplot(1, 3, 2)
plt.imshow(closed) # Closed Image
plt.axis('off')

#开运算
opened = cv2.morphologyEx(img, cv2.MORPH_OPEN, kernel)
plt.subplot(1, 3, 3)
plt.imshow(opened) # Opened Image
plt.axis('off')
plt.show()


(左)原图 (中)闭运算 (右)开运算

Last modification:October 9th, 2018 at 09:31 am

Leave a Comment