数字图像处理【5】图像形态学操作—膨胀、腐蚀、开、闭

在之前文章3中介绍统计滤波的时候,简单的介绍过中值滤波、最大值滤波、最小值滤波。发现这一块内容比较单一,还可以补充相关的应用知识,方便认知了解。

首先介绍图像形态操作,其实是基于形状的一系列图像处理操作的合集。主要是基于集合论基础上的形态数学运算。形态学主要有四个基本操作:腐蚀、膨胀、开、闭

图像膨胀与腐蚀

图像膨胀的定义:假设有M*N的图像A 和 K*K的结构元素B,结构元素B在A上顺序移动,其中B定义其中心为锚点,计算B覆盖下的A最大像素值,替换锚点像素。其中B作为结构体是可以任意大小。 (白色像素替换黑色像素)

图像腐蚀的定义:假设有M*N的图像A 和 K*K的结构元素B,结构元素B在A上顺序移动,其中B定义其中心为锚点,计算B覆盖下的A最小像素值,替换锚点像素。其中B作为结构体是可以任意大小。 (黑色像素替换白色像素)

有了之前空间滤波的知识,腐蚀就是最小值滤波在图像的应用,膨胀就是最大值滤波在图像上的应用。那么具体有什么作用呢?往下继续。

左边是一张二值化的输入图像,经过腐蚀(最小值滤波)操作可以把小范围的干扰点去除,如果输入原图是反二值化的图像,那么需要经过膨胀(最大值滤波)才能把小范围干扰点去除。这就明显的说明白,膨胀和腐蚀的基本作用都是把输入图像中的小范围干扰給覆盖掉,以达到排除干扰的作用。

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图像开操作与闭操作、形态学梯度。

说完膨胀和腐蚀,接着讨论形态学的开操作和闭操作。最后是形态学基本梯度

首先说说什么是开操作:先腐蚀后膨胀
其作用是:可以去掉小的干扰对象,假设对象是前景色,背景是黑色

而闭操作是:先膨胀后腐蚀
其作用是:在主体对象中填充小的噪声点,假设对象是前景色,背景是黑色。(注意示意图最大白色矩阵内的黑色点)

形态学梯度(Morphological Gradient)
基本梯度的定义是:膨胀减去腐蚀。
内部梯度的定义是:原图减去腐蚀。
方向梯度的定义是:x方向单独算出基本梯度,y方向单独算出基本梯度(类似Sobel算子的区分xy方向)然后相加。
梯度类似我们的现实生活的楼梯一个一个台阶的往上升/降,在图像里面也是类似,但是每级台阶的跨度是不一样的。梯度相关的暂时不多说,往后在说应用例子的时候再来仔细展开。

其实这一块是文章3的相关补充,主要是把统计滤波的应用例子补充上,有基础的同学很容易掌握,注意的是这些应用前 需要图像经过二值化处理。

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