膨胀和腐蚀 (形态学操作简介)

一、形态学操作简介

简单来说，形态学操作就是基于形状的一系列图像处理操作，通过将结构元素作用于输入图像来产生输出图像。(主要是基于集合论基础上的形态学数学)
基本的形态学操作包括：膨胀、腐蚀、开、闭
膨胀和腐蚀是图像处理中最常用的形态学操作，基本运用：
消除噪声；
分割独立的图像元素，连接相邻的图像元素；
寻找图像中明显的极大值域或极小值域；

二、膨胀

将原图像 A 与任意形状的内核 B(通常为正方形或圆形)，进行卷积。
内核 B 有一个可定义的锚点，通常定义为内核的中心点。
进行膨胀操作时，将内核 B 划过图像,将内核 B 覆盖区域的最大相素值提取，并代替锚点位置的相素。显然，这一最大化操作将会导致图像中的亮区开始”扩展” (因此有了术语膨胀 dilation )
接口说明：

dilate( InputArray src, OutputArray dst, InputArray kernel,  Point anchor = Point(-1,-1), int iterations = 1)
//例：dilate(src, dst, kernel); //kernel定义下文有讲解

效果示例：

三、腐蚀

腐蚀在形态学操作家族里是膨胀操作的孪生姐妹。它提取的是内核覆盖下的相素最小值。
进行腐蚀操作时，将内核 B 划过图像,将内核 B 覆盖区域的最小相素值提取，并代替锚点位置的相素。
接口说明：

erode( InputArray src, OutputArray dst, InputArray kernel, Point anchor = Point(-1,-1), int iterations = 1)
//例：erode(src, dst, kernel); //kernel定义下文有讲解

效果示例：

四、扩展

getStructuringElement() 接口说明：

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

这个函数的第一个参数表示内核的形状，有三种形状可以选择。
矩形：MORPH_RECT;
交叉形：MORPH_CROSS;
椭圆形：MORPH_ELLIPSE;
第二和第三个参数分别是内核的尺寸以及锚点的位置。一般在调用erode以及dilate函数之前，先定义一个Mat类型的变量来获得getStructuringElement函数的返回值。对于锚点的位置，有默认值Point（-1,-1），表示锚点位于中心点。注意第二个参数数值为正奇数。
示例：

Mat kernel = getStructuringElement(MORPH_RECT, Size(3, 3));

createTrackbar() 接口说明：

createTrackbar(const String& trackbarname, const String& winname,int* value, int count,TrackbarCallback onChange = 0);
// 还有个 void* userdata = 0 参数，不知道干什么的，待补充。。。

参数 trackbarname：滑动空间的名称；
参数 winname：滑动空间用于依附的图像窗口的名称；
参数 value：初始化阈值；
参数 count：滑动控件的刻度范围；
参数 onChange：回调函数，格式如下：
typedef void (CV_CDECL TrackbarCallback)(int pos, void userdata);
完整代码示例：(结合腐蚀和膨胀接口)

Mat src, dst;
void onChangeTrackBar(int, void*);
char name[] = "形态学操作";
int element_size = 0;int main()
{src = imread("E:/Image/hf.png");if (src.empty()){cout << "could not load image..." << endl;return 0;}imshow("src image", src);int posTrackBar = 2;namedWindow(name, WINDOW_AUTOSIZE);createTrackbar("erode:", name, &element_size, 20, onChangeTrackBar);onChangeTrackBar(0, 0);waitKey(0);return 0;
}void onChangeTrackBar(int, void*)
{int value = 2 * element_size + 1;Mat kernel = getStructuringElement(MORPH_RECT, Size(value, value));//erode(img, dst, kernel);dilate(src, dst, kernel);imshow(name, dst);
}

结果示例：

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