opencv形态学转换详解:图示及源码解析
OpenCV形态学转换详解:图示与源码 OpenCV中提供了七种形态学转换操作,包括腐蚀、膨胀、开运算、闭运算、形态学梯度、礼帽和黑帽。本文详细介绍了每种操作的API及其原理,并通过实验验证了这些操作的实际效果。通过编写代码,实现了这些形态学转换,并将生成的图像保存至指定文件夹。实验中还探讨了使用礼帽和开运算的图像相加,以及闭运算和黑帽的图像相减,试图还原原始图像。最终,通过代码修改和验证,成功还原了原始图像,证明了实验思路的正确性。
概述
OpenCV 中有七种形态学转换操作:腐蚀、膨胀、开运算、闭运算、形态学梯度、礼帽和黑帽。
API参考表
中文名 | 英文名 | API | 原理 | 个人理解 |
---|---|---|---|---|
腐蚀 | erode | erosion = cv2.erode(src=girl_pic, kernel=kernel) | 对滑窗中的像素点按位乘,再从中取最小值点作为输出。可以去除浅色噪点 | 浅色成分被腐蚀 |
膨胀 | dilate | dilation = cv2.dilate(src=girl_pic, kernel=kernel) | 对滑窗中的像素点按位乘,再从中取最大值点作为输出。可以增加浅色成分 | 浅色成分得膨胀 |
开运算 | morphology-open | opening = cv2.morphologyEx(girl_pic, cv2.MORPH_OPEN, kernel) | 先腐蚀,后膨胀,去除白噪点 | 先合再开,对浅色成分不利 |
闭运算 | morphology-close | closing = cv2.morphologyEx(girl_pic, cv2.MORPH_CLOSE, kernel) | 先膨胀,后腐蚀,去除黑噪点 | 先开再合,浅色成分得势 |
形态学梯度 | morphology-grandient | gradient = cv2.morphologyEx(girl_pic, cv2.MORPH_GRADIENT, kernel) | 一幅图像腐蚀与膨胀的区别,可以得到轮廓 | 数值上解释为:膨胀减去腐蚀 |
礼帽 | tophat | tophat = cv2.morphologyEx(girl_pic, cv2.MORPH_TOPHAT, kernel) | 原图像减去开运算的差 | 数值上解释为:原图像减去开运算 |
黑帽 | blackhat | blackhat = cv2.morphologyEx(girl_pic, cv2.MORPH_BLACKHAT, kernel) | 闭运算减去原图像的差 | 数值上解释为:闭运算减去原图像 |
实验思路:编写代码,实现OpenCV自带的七种形态学转换操作,并将生成的图片保存到 pic 文件夹中;使用礼帽生成的图像加上开运算生成的图像,看看是否能得到原图,并将生成的图片保存到 pic 文件夹中;使用闭运算生成的图像减去黑帽生成的图像,看看是否能得到原图,并将生成的图片保存到 pic 文件夹中;如果成功,则验证自己的思路是正确的。
Demo:原始图像(../pic/girl.jpg):
七种形态学转换操作:
腐蚀(../pic/erosion.jpg):
膨胀(../pic/dilation.jpg):
开运算(../pic/opening.jpg):
闭运算(../pic/closing.jpg):
形态学梯度(../pic/gradient.jpg):
礼帽(../pic/tophat.jpg):
黑帽(../pic/blackhat.jpg):
通过转换后的图像得到原图像:
cv2.add(open, tophat)(../pic/open_and_tophat.jpg):
close-blackhat(../pic/close_subtract_blackhat.jpg):
附上自己编写的实验代码:
# -*- coding: utf-8 -*- import cv2 import numpy as npgirl_pic = cv2.imread('../pic/girl.jpg') kernel = np.ones((5, 5), np.uint8)
腐蚀
erosion = cv2.erode(src=girl_pic, kernel=kernel) cv2.imshow('erosion', erosion) cv2.waitKey(2000) cv2.destroyAllWindows() cv2.imwrite('../pic/erosion.jpg', erosion)
膨胀
dilation = cv2.dilate(src=girl_pic, kernel=kernel) cv2.imshow('dilation', dilation) cv2.waitKey(2000) cv2.destroyAllWindows() cv2.imwrite('../pic/dilation.jpg', dilation)
开运算
opening = cv2.morphologyEx(girl_pic, cv2.MORPH_OPEN, kernel) cv2.imshow('opening', opening) cv2.waitKey(2000) cv2.destroyAllWindows() cv2.imwrite('../pic/opening.jpg', opening)
闭运算
closing = cv2.morphologyEx(girl_pic, cv2.MORPH_CLOSE, kernel) cv2.imshow('closing', closing) cv2.waitKey(2000) cv2.destroyAllWindows() cv2.imwrite('../pic/closing.jpg', closing)
形态学梯度
gradient = cv2.morphologyEx(girl_pic, cv2.MORPH_GRADIENT, kernel) cv2.imshow('gradient', gradient) cv2.waitKey(2000) cv2.destroyAllWindows() cv2.imwrite('../pic/gradient.jpg', gradient)
礼帽
tophat = cv2.morphologyEx(girl_pic, cv2.MORPH_TOPHAT, kernel) cv2.imshow('tophat', tophat) cv2.waitKey(2000) cv2.destroyAllWindows() cv2.imwrite('../pic/tophat.jpg', tophat)
黑帽
blackhat = cv2.morphologyEx(girl_pic, cv2.MORPH_BLACKHAT, kernel) cv2.imshow('blackhat', blackhat) cv2.waitKey(2000) cv2.destroyAllWindows() cv2.imwrite('../pic/blackhat.jpg', blackhat)
cv2.add(open, tophat)
open_and_tophat = cv2.add(opening, tophat) cv2.imshow('open_and_tophat', open_and_tophat) cv2.waitKey(2000) cv2.destroyAllWindows() cv2.imwrite('../pic/open_and_tophat.jpg', open_and_tophat)
close-blackhat
close_subtract_blackhat = closing - blackhat cv2.imshow('close_subtract_blackhat', close_subtract_blackhat) cv2.waitKey(2000) cv2.destroyAllWindows() cv2.imwrite('../pic/close_subtract_blackhat.jpg', close_subtract_blackhat)
实际遇到的问题及解决方法:在设计实验时,使用礼帽生成的图像加上开运算生成的图像能够得到原图,但使用黑帽生成的图像加上闭运算生成的图像却无法得到原图,反而得到了一张比闭运算图像更浅色的图片(如下):
经过思考,发现了问题所在:书上对黑帽的定义是:
但是却没有明确指出被减数和减数分别是谁。根据闭运算和黑帽的定义,我认为应该是:
即可得:
修改代码后进行验证,果然生成了原图像:
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