一般图像处理是针对图像做形状的改变,而形态处理则是对图像进行结构性的改变,而常见的形态学处理就是针对二值图像(图像中的任何像素灰度不是0就是255)的膨胀(Dilation)、腐蚀(Erosion)、开运算(先腐蚀在膨胀)、闭运算(先膨胀再腐蚀)
注意:如果对灰度图进行膨胀、腐蚀等,会起到增强图像对比度的效果
1.理论:
膨胀(dilation、dilation_rectangle1、dilation_circle)-增加像素:
把结构元素B的中心元素(origin)扫描图像的每一个像素,用结构元素与其覆盖的二值图像做"或"操作 如果都为0
(重合部分像素值都不同),结果图像的该像素为0(像素灰度值0)。否则为1(像素灰度值255)。
如图所示:左边是被处理的图像X(二值图像,我们针对的是黑点),中间是结构元素B。膨胀的方法是,拿B的中心点
和X上的点及X周围的点一个一个对,如果B上有一个点落在X(图像中所有黑点)的范围内,则该点(B的中心点所在的位置)
就为黑;右边是膨胀后的结果。可以看出,它包含X的所有范围,就像X膨胀一圈
腐蚀(erosion、erosion_rectangle1、erosion_circle)-减少像素:
把结构元素B的中心元素(origin)扫描图像的每一个像素,用结构元素与其覆盖的二值图像做"与"操作 如果都为1(重合部分像素值都相同),
结果图像的该像素(中心元素所在位置)为1(像素灰度值255)。否则为0(像素灰度值0)。
如图所示:左边是被处理的图像X(二值图像,我们针对的是黑点),中间是结构元素B,那个标有origin的点是中心点,即当前处理元素的位置。
腐蚀的方法是,拿B的中心点和X上的点一个一个对比,如果B上的所有点都在X的黑点范围内,则B的中心点保留,否则将该点去掉
膨胀和腐蚀主要用途:
- 删除噪声
- 图中个别元素的隔离与不同元素的连接
- 寻找途中浓密点与空洞
注意:对标准矩形或圆形进行等比例扩大或缩小要用上面的算子,扩展比例为3:1,例:dilation_rectangle1(RegionTrans,RegionDilation,3,3)
为对标准矩形区域RegionTrans的长和宽方向各增加一个像素
开运算(opening_rectangle1等)-减少像素:先进行腐蚀,然后再膨胀
如图所示:示左边是被处理的图象X(二值图象,我们针对的是黑点),右边是结构元素B,下面的两幅图中左边是腐蚀后的结果;右边是在此基础上膨胀的结果。可以看到,原图经过开运算后,一些孤立的小点被去掉了。一般来说,开运算能够去除孤立的小点、毛刺和小桥(即连通两块区域的小点),而总的位置和形状不变。这就是开运算的作用。要注意的是,如果B是非对称的,进行开运算时要用B的对称集Bv膨胀,否则,开运算的结果和原图相比要发生平移。
闭运算(closing_rectangle1等)-增加像素:先进行膨胀,然后进行腐蚀
左边是被处理的图象X(二值图象,我们针对的是黑点),右边是结构元素B,下面的两幅图中左边是膨胀后的结果,右边是在此基础上腐蚀的结果可以看到,原图经过闭运算后,断裂的地方被弥合了。一般来说,闭运算能够填平小湖(即小孔),弥合小裂缝,而总的位置和形状不变,比如在OCR字符识别、车牌识别等地方,需要对激光点打印的字体或有一些缺陷的字体进行闭运算,实现连接。同样要注意的是,如果B是非对称的,进行闭运算时要用B的对称集Bv膨胀,否则,闭运算的结果和原图相比要发生平移。
注意:
1)要与原图像的像素点作比较,新增或去掉的像素点不算。
2)上面我们介绍的是对二值化图像的处理。如果是对灰度图像进行形态学处理,则膨胀和闭运算会使灰度图像变亮,腐蚀和开运算会使灰度图像变暗,这点大家注意下。
总结: 1)结构元素的形状(圆形,矩形)一般随着要处理的区域形状(圆形、矩形等)的不同而有所不同。比如圆形的结构元素对圆形区域的腐蚀、膨胀效果会更好。
2)结构元素的半径或边长越大,则膨胀、腐蚀效果越强。
3)如果想增加像素,用膨胀或闭运算;如果想减少像素,用腐蚀或开运算。区别在于膨胀和腐蚀的度要大于闭运算和开运算。
4)形态学对二值化区域是改变形状,而对灰度图像是改变图像明暗。
5)开运算一般适合去除边缘毛刺、孔洞等,如果需要对标准圆形或矩形区域四周进行等比例扩大或缩小,可以使用算子dilation_rectangle1、erosion_rectangle1、dilation_circle、erosion_circle算子。