形態學操作（針對灰度圖像）

針對灰度圖像

1. 腐蝕

實現：在圖像f中的某一像素點，以結構元素B的中心位置處對應該像素點, 若以該像素點為中心，尋找在結構元素B大小覆蓋的鄰域范圍內(圖像f上) 的最小值來代替該點像素值，作為腐蝕后對應位置的像素；簡言之，鄰域內(局部)最小值來代替該點像素。

主要作用：腐蝕過的圖像一般背景比原圖像要稍暗一些，比結構元b小的亮度特征被腐蝕掉了；

c++實現代碼：

void gray_erode(Mat &src, Mat &dst, int n) 
{
    std::vector<float> winTotal;
    src.copyTo(dst);

    int windows_size = n*n;
    int edge = n / 2;

    for (int i = edge; i < src.rows - edge; i++)
    {
        uchar * dstptr = dst.ptr(i);

        for (int j = edge; j < src.cols - edge; j++)
        {

            winTotal.clear();
            for (int x = -edge; x <= edge; x++)
            {
                for (int y = -edge; y <= edge; y++)
                {
                    winTotal.push_back(src.at<uchar>(i + x, j + y));
                }
            }

            std::sort(winTotal.begin(), winTotal.end());

            /*for (int t = 0; t < winTotal.size(); t++) 
                cout << t << ",      " << winTotal[t] << endl;*/

            dstptr[j] = winTotal[0];
            
        }

    }
}

2. 膨脹

實現：參考上述腐蝕的實現，只不過這里是用局部最大值來代替；

c++實現代碼：

void gray_dilate(Mat &src, Mat &dst, int n)
{
    std::vector<float> winTotal;
    src.copyTo(dst);

    int windows_size = n*n;
    int edge = n / 2;

    for (int i = edge; i < src.rows - edge; i++)
    {
        uchar * dstptr = dst.ptr(i);

        for (int j = edge; j < src.cols - edge; j++)
        {
            winTotal.clear();
            for (int x = -edge; x <= edge; x++)
            {
                for (int y = -edge; y <= edge; y++)
                {
                    winTotal.push_back(src.at<uchar>(i + x, j + y));
                }
            }

            std::sort(winTotal.begin(), winTotal.end());

            /*for (int t = 0; t < winTotal.size(); t++)
            cout << t << ",      " << winTotal[t] << endl;*/

            dstptr[j] = winTotal[winTotal.size()-1];
        }

    }
}

3. 開操作

實現：先腐蝕（局部最小值），后膨脹（局部最大值）；

主要作用：開操作用於去除較小的明亮細節，而保持整體灰度級和較大的明亮特征相對不變；

c++實現代碼：

void gray_openOperation(Mat &src, Mat &dst, int n) 
{
    Mat src_temp;
    gray_erode(src, src_temp, n);
    gray_dilate(src_temp, dst, n);
}

4. 閉操作

實現：先膨脹（局部最大值），后腐蝕（局部最小值）；

主要作用：閉操作主要用於削弱暗特征，削弱的程度取決於這些特征相對於結構元的尺寸，而亮的細節和背景相對來說未受影響；

c++實現代碼：

void gray_closeOperation(Mat &src, Mat &dst, int n)
{
    Mat src_temp;
    gray_dilate(src, src_temp, n);
    gray_erode(src_temp, dst, n);
}

5. 頂帽變換

實現：圖像f減去其開操作；

主要作用：頂帽變換用於暗背景上的亮物體（有待后續完善...）;

c++實現代碼：

void gray_topHat(Mat &src, Mat &dst, int n) 
{
    Mat src_temp;
    gray_openOperation(src, src_temp, n);

    if (src.rows == src_temp.rows && src.cols == src_temp.cols
        && src.type() == src_temp.type()) 
    {
        subtract(src, src_temp, dst);
    }
}

6. 底帽操作

實現：圖像f的閉操作減去圖像f；

主要作用：底帽作用用於亮背景上的暗物體（有待后續完善...）

c++實現代碼：

void gray_bottomCap(Mat &src, Mat &dst, int n) 
{
    Mat src_temp;
    gray_closeOperation(src, src_temp, n);

    if (src.rows == src_temp.rows && src.cols == src_temp.cols
        && src.type() == src_temp.type())
    {
        subtract(src_temp, src, dst);
    }

}