opencv 其他形态学变换
- 如何使用OpenCV函数 morphologyEx 进行形态学操作:
- 开运算 (Opening)
- 闭运算 (Closing)
- 形态梯度 (Morphological Gradient)
- 顶帽 (Top Hat)
- 黑帽(Black Hat)
原理
Note
以下内容来自于Bradski和Kaehler的大作 Learning OpenCV 。
前一节我们讨论了两种最基本的形态学操作:
- 腐蚀 (Erosion)
- 膨胀 (Dilation)
运用这两个基本操作,我们可以实现更高级的形态学变换。这篇文档将会简要介绍OpenCV提供的5种高级形态学操作:
开运算 (Opening)
开运算是通过先对图像腐蚀再膨胀实现的。
能够排除小团块物体(假设物体较背景明亮)
请看下面,左图是原图像,右图是采用开运算转换之后的结果图。 观察发现字母拐弯处的白色空间消失。
闭运算(Closing)
闭运算是通过先对图像膨胀再腐蚀实现的。
能够排除小型黑洞(黑色区域)。
形态梯度(Morphological Gradient)
膨胀图与腐蚀图之差
能够保留物体的边缘轮廓,如下所示:
顶帽(Top Hat)
原图像与开运算结果图之差
黑帽(Black Hat)
闭运算结果图与原图像之差
源码
下面是本教程的源码, 你也可以从 这里 下载。
#include "opencv2/imgproc/imgproc.hpp" #include "opencv2/highgui/highgui.hpp" #include <stdlib.h> #include <stdio.h>using namespace cv;/// 全局变量 Mat src, dst;int morph_elem = 0; int morph_size = 0; int morph_operator = 0; int const max_operator = 4; int const max_elem = 2; int const max_kernel_size = 21;char* window_name = "Morphology Transformations Demo";/** 回调函数申明 */ void Morphology_Operations( int, void* );/** @函数 main */ int main( int argc, char** argv ) {/// 装载图像src = imread( argv[1] );if( !src.data ){ return -1; }/// 创建显示窗口namedWindow( window_name, CV_WINDOW_AUTOSIZE );/// 创建选择具体操作的 trackbarcreateTrackbar("Operator:\n 0: Opening - 1: Closing \n 2: Gradient - 3: Top Hat \n 4: Black Hat", window_name, &morph_operator, max_operator, Morphology_Operations );/// 创建选择内核形状的 trackbarcreateTrackbar( "Element:\n 0: Rect - 1: Cross - 2: Ellipse", window_name,&morph_elem, max_elem,Morphology_Operations );/// 创建选择内核大小的 trackbarcreateTrackbar( "Kernel size:\n 2n +1", window_name,&morph_size, max_kernel_size,Morphology_Operations );/// 启动使用默认值Morphology_Operations( 0, 0 );waitKey(0);return 0;}/** * @函数 Morphology_Operations */ void Morphology_Operations( int, void* ) {// 由于 MORPH_X的取值范围是: 2,3,4,5 和 6int operation = morph_operator + 2;Mat element = getStructuringElement( morph_elem, Size( 2*morph_size + 1, 2*morph_size+1 ), Point( morph_size, morph_size ) );/// 运行指定形态学操作morphologyEx( src, dst, operation, element );imshow( window_name, dst );}
解释
看一下程序的总体流程:
装载图像
创建显示形态学操作的窗口
创建3个trackbar获取用户参数:
第一个trackbar “Operator” 返回用户选择的形态学操作类型 (morph_operator).
createTrackbar("Operator:\n 0: Opening - 1: Closing \n 2: Gradient - 3: Top Hat \n 4: Black Hat",window_name, &morph_operator, max_operator,Morphology_Operations );
第二个trackbar “Element” 返回 morph_elem, 指定内核形状:
createTrackbar( "Element:\n 0: Rect - 1: Cross - 2: Ellipse", window_name,&morph_elem, max_elem,Morphology_Operations );
第三个trackbar “Kernel Size” 返回内核大小(morph_size)
createTrackbar( "Kernel size:\n 2n +1", window_name,&morph_size, max_kernel_size,Morphology_Operations );
每当任一标尺被移动, 用户函数 Morphology_Operations 就会被调用,该函数获取trackbar的当前值运行指定操作并更新显示结果图像。
/** * @函数 Morphology_Operations */ void Morphology_Operations( int, void* ) {// 由于 MORPH_X的取值范围是: 2,3,4,5 和 6int operation = morph_operator + 2;Mat element = getStructuringElement( morph_elem, Size( 2*morph_size + 1, 2*morph_size+1 ), Point( morph_size, morph_size ) );/// 运行指定形态学操作morphologyEx( src, dst, operation, element );imshow( window_name, dst );}
运行形态学操作的核心函数是 morphologyEx 。在本例中,我们使用了4个参数(其余使用默认值):
- src : 原 (输入) 图像
- dst: 输出图像
- operation: 需要运行的形态学操作。 我们有5个选项:
- Opening: MORPH_OPEN : 2
- Closing: MORPH_CLOSE: 3
- Gradient: MORPH_GRADIENT: 4
- Top Hat: MORPH_TOPHAT: 5
- Black Hat: MORPH_BLACKHAT: 6
你可以看到, 它们的取值范围是 <2-6>, 因此我们要将从tracker获取的值增加(+2):
int operation = morph_operator + 2;
- element: 内核,可以使用函数:get_structuring_element:getStructuringElement <> 自定义。
结果
在编译上面的代码之后, 我们可以运行结果,将图片路径输入。这里使用图像: baboon.png:
这里是显示窗口的两个截图。第一幅图显示了使用交错内核和 开运算 之后的结果, 第二幅图显示了使用椭圆内核和 黑帽 之后的结果。
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