欢迎关注 『youcans 的 OpenCV 例程 200 篇』 系列，持续更新中
欢迎关注 『youcans 的 OpenCV学习课』 系列，持续更新中
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】131. 形态学重建之竖线字符提取
4. 形态学图像重建
形态学重建的核心是测地膨胀和测地腐蚀。
图像的形态学重建涉及两幅图像和一个结构元：图像 F 是标记，包含重建的起点；图像 G 是模板，用来约束重建；结构元 B 定义连通性，通常是全 1 的 3*3 陈列。
在二值图像中，测地腐蚀或测地膨胀是将腐蚀或膨胀结果与模板图像 G 进行交集运算（与）或并集运算（或），在灰度图像中的推广则是以求最大值、最小值来取代二值的与或操作。
简单地说，测地膨胀和测地腐蚀就是有条件的膨胀和腐蚀。膨胀或腐蚀结果与模板图像进行交集或并集运算，从而对膨胀或腐蚀操作施加了特定的约束。
4.2 重建开运算
开运算是先腐蚀后膨胀的过程，腐蚀会删除小目标，而膨胀会恢复保留的目标的形状，但是简单地膨胀被腐蚀的图像并不总能恢复原图像。
图像 F 的大小为 n 的重建开运算定义为，F 的大小为 n 的腐蚀性对于 F 的膨胀重建：
O R ( n ) ( F ) = R F D ( F ⊖ n B ) ( F ⊖ n B ) = ( ( . . . ( ( F ⊖ B ) ⊖ B ) . . . ) ⊖ B ) O_R^{(n)} (F) = R_F^D (F \ominus nB)\\ (F \ominus nB) = ((...((F \ominus B)\ominus B)...)\ominus B) OR(n)(F)=RFD(F⊖nB)(F⊖nB)=((...((F⊖B)⊖B)...)⊖B)
首先 B 对 F 腐蚀，然后采用 F 的腐蚀结果作为膨胀重建的标记。
重建开运算能精确地恢复腐蚀后所保留目标的形状，恢复精度取决于目标形状与所用结构元的相似性。通常，腐蚀过程中使用的结构元取决与目标的形状特性，而重建过程（膨胀恢复）中使用的结构元被设计为规定的连通性，如 全 1 的 3*3 核。
重建开运算中，图像 F 是标记，包含重建的起点；图像 F 本身被用作模板，用来约束重建。
例程 10.21：基于形态学重建的竖线字符提取（清除）
本例是基于重建开运算的提取竖线字符的图像恢复，也可以同时获得其对偶结果，即清除竖线字符的图像恢复。
（1）用反映目标形状特征的结构元对原图像 F 进行腐蚀运算，例如提取竖线时使用 h*1 像素的结构元（h 为竖线的特征高度），得到腐蚀图像 ( F ⊖ B ) (F \ominus B) (F⊖B)；
（2）用连通性结构元（如 全 1 的 3*3 核）对腐蚀图像进行膨胀恢复；
（3）用源图像作为模板来约束重建，与膨胀恢复图像进行逻辑与；
（4）重复图像 F 的 k 次重构运算，直到达到稳定收敛状态，得到重建开运算的结果。
# 10.21：基于形态学重建的竖线字符提取（清除）
imgGray = cv2.imread("../images/Fig0931a.tif", flags=0) # flags=0 灰度图像
ret, imgBinInv = cv2.threshold(imgGray, 205, 255, cv2.THRESH_BINARY_INV) # 二值化处理 (黑色0/白色1)
imgBin = cv2.bitwise_not(imgBinInv) # 二值图像的补集 (黑色背景), 本例等效于原图像
# 开运算提取垂直线 (效果对照，不是重建开运算所必需)
vline = cv2.getStructuringElement(cv2.MORPH_RECT, (1,50), (-1,-1)) # 垂直结构元，50 像素点为特征高度
imgOpenVline = cv2.morphologyEx(imgBin, cv2.MORPH_OPEN, vline) # 开运算提取垂直结构
# 构造标记图像: 采用图像的腐蚀结果作为膨胀重建的标记
imgErode = cv2.erode(imgBin, kernel=vline) # 对原图像(黑色背景)腐蚀，作为标记图像
marker = imgErode
# 形态学重建
element = cv2.getStructuringElement(cv2.MORPH_CROSS, (3, 3))
while True:
marker_pre = marker # 保存 F(n-1)
dilation = cv2.dilate(marker, kernel=element) # 膨胀重建
marker = cv2.bitwise_and(dilation, imgBin) # 原图像作为模板用来约束重建，按位与，有 0 得 0
if (marker_pre == marker).all(): # F(n)=F(n-1)?，判断是否达到稳定收敛状态
break
imgRebuild = marker # 最终的 marker 就是重建开运算的结果，包含竖线的字母
imgDual = cv2.bitwise_not(imgBinInv + marker) # 重建开运算的对偶结果，不含竖线的字母
# 显示
plt.figure(figsize=(9, 7))
plt.subplot(321), plt.imshow(imgGray, cmap='gray'), plt.title("origin image"), plt.axis("off")
plt.subplot(322), plt.imshow(imgBinInv, cmap='gray'), plt.title("binary image"), plt.axis("off")
plt.subplot(323), plt.imshow(imgOpenVline, cmap='gray'), plt.title("opening (v-line)"), plt.axis("off")
plt.subplot(324), plt.imshow(imgErode, cmap='gray'), plt.title("eroded image"), plt.axis("off")
plt.subplot(325), plt.imshow(imgRebuild, cmap='gray'), plt.title("rebuild image"), plt.axis("off")
plt.subplot(326), plt.imshow(imgDual, cmap='gray'), plt.title("dual rebuild"), plt.axis("off")
plt.tight_layout()
plt.show()
（本节完）
版权声明：
youcans@xupt 原创作品，转载必须标注原文链接：(https://blog.csdn.net/youcans/article/details/123498487)
Copyright 2022 youcans, XUPT
Crated：2022-3-18
欢迎关注 『youcans 的 OpenCV 例程 200 篇』 系列，持续更新中
欢迎关注 『youcans 的 OpenCV学习课』 系列，持续更新中【youcans 的 OpenCV 例程200篇】01. 图像的读取（cv2.imread）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】02. 图像的保存（cv2.imwrite）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】03. 图像的显示（cv2.imshow）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】04. 用 matplotlib 显示图像（plt.imshow）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】05. 图像的属性（np.shape）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】06. 像素的编辑（img.itemset）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】07. 图像的创建（np.zeros）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】08. 图像的复制（np.copy）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】09. 图像的裁剪（cv2.selectROI）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】10. 图像的拼接（np.hstack）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】11. 图像通道的拆分（cv2.split）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】12. 图像通道的合并（cv2.merge）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】13. 图像的加法运算（cv2.add）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】14. 图像与标量相加（cv2.add）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】15. 图像的加权加法（cv2.addWeight）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】16. 不同尺寸的图像加法
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】17. 两张图像的渐变切换
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】18. 图像的掩模加法
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】19. 图像的圆形遮罩
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】20. 图像的按位运算
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】21. 图像的叠加
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】22. 图像添加非中文文字
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】23. 图像添加中文文字
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】24. 图像的仿射变换
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】25. 图像的平移
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】26. 图像的旋转（以原点为中心）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】27. 图像的旋转（以任意点为中心）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】28. 图像的旋转（直角旋转）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】29. 图像的翻转（cv2.flip）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】30. 图像的缩放（cv2.resize）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】31. 图像金字塔（cv2.pyrDown）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】32. 图像的扭变（错切）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】33. 图像的复合变换
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】34. 图像的投影变换
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】35. 图像的投影变换（边界填充）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】36. 直角坐标与极坐标的转换
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】37. 图像的灰度化处理和二值化处理
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】38. 图像的反色变换（图像反转）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】39. 图像灰度的线性变换
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】40. 图像分段线性灰度变换
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】41. 图像的灰度变换（灰度级分层）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】42. 图像的灰度变换（比特平面分层）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】43. 图像的灰度变换（对数变换）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】44. 图像的灰度变换（伽马变换）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】45. 图像的灰度直方图
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】46. 直方图均衡化
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】47. 图像增强—直方图匹配
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】48. 图像增强—彩色直方图匹配
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】49. 图像增强—局部直方图处理
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】50. 图像增强—直方图统计量图像增强
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】51. 图像增强—直方图反向追踪
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】52. 图像的相关与卷积运算
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】53. Scipy 实现图像二维卷积
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】54. OpenCV 实现图像二维卷积
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】55. 可分离卷积核
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】56. 低通盒式滤波器
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】57. 低通高斯滤波器
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】58. 非线性滤波—中值滤波
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】59. 非线性滤波—双边滤波
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】60. 非线性滤波—联合双边滤波
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】61. 导向滤波（Guided filter）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】62. 图像锐化——钝化掩蔽
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】63. 图像锐化——Laplacian 算子
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】64. 图像锐化——Sobel 算子
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】65. 图像锐化——Scharr 算子
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】66. 图像滤波之低通/高通/带阻/带通
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】67. 空间域图像增强的综合应用
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】68. 空间域图像增强的综合应用
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】69. 连续非周期信号的傅立叶系数
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】70. 一维连续函数的傅里叶变换
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】71. 连续函数的取样
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】72. 一维离散傅里叶变换
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】73. 二维连续傅里叶变换
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】74. 图像的抗混叠
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】75. Numpy 实现图像傅里叶变换
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】76. OpenCV 实现图像傅里叶变换
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】77. OpenCV 实现快速傅里叶变换
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】78. 频率域图像滤波基础
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】79. 频率域图像滤波的基本步骤
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】80. 频率域图像滤波详细步骤
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】81. 频率域高斯低通滤波器
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】82. 频率域巴特沃斯低通滤波器
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】83. 频率域低通滤波：印刷文本字符修复
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】84. 由低通滤波器得到高通滤波器
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】85. 频率域高通滤波器的应用
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】86. 频率域滤波应用：指纹图像处理
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】87. 频率域钝化掩蔽
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】88. 频率域拉普拉斯高通滤波
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】89. 带阻滤波器的传递函数
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】90. 频率域陷波滤波器
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】91. 高斯噪声、瑞利噪声、爱尔兰噪声
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】92. 指数噪声、均匀噪声、椒盐噪声
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】93. 噪声模型的直方图
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】94. 算术平均滤波器
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】95. 几何均值滤波器
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】96. 谐波平均滤波器
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】97. 反谐波平均滤波器
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】98. 统计排序滤波器
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】99. 修正阿尔法均值滤波器
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】100. 自适应局部降噪滤波器
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】101. 自适应中值滤波器
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】102. 陷波带阻滤波器的传递函数
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】103. 陷波带阻滤波器消除周期噪声干扰
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】104. 运动模糊退化模型
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】105. 湍流模糊退化模型
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】106. 退化图像的逆滤波
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】107. 退化图像的维纳滤波
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】108. 约束最小二乘方滤波
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】109. 几何均值滤波
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】110. 投影和雷登变换
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】111. 雷登变换反投影重建图像
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】112. 滤波反投影重建图像
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】113. 形态学操作之腐蚀
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】114. 形态学操作之膨胀
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】115. 形态学操作之开运算
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】116. 形态学操作之闭运算
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】117. 形态学操作之顶帽运算
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】118. 形态学操作之底帽运算
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】119. 图像的形态学梯度
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】120. 击中-击不中变换
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】121. 击中-击不中用于特征识别
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】122. 形态算法之边界提取
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】123. 形态算法之孔洞填充
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】124. 孔洞填充的泛洪算法
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】125. 形态算法之提取连通分量
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】126. 形态算法之凸壳
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】127. 形态算法之细化
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】128. 形态算法之骨架 (skimage)
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】129. 形态算法之骨架 (重建开运算)
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】130. 形态学之提取水平和垂直线
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】131. 形态学重建之竖线字符提取