形态学操作—顶帽运算

  顶帽运算是图像形态学处理中的一种操作，用于突出图像中的细小亮度变化或者局部亮度的差异。这种操作能够凸显出图像中的细微细节，通常在图像增强、特征提取等领域有着广泛的应用。
原理：
  顶帽运算通过将原始图像与其开运算（Opening）之间的差异来实现。开运算是先对图像进行腐蚀操作，再进行膨胀操作，这样可以消除图像中的小物体，平滑物体的边界，并保留大物体的结构特征。顶帽运算则是用原始图像减去开运算后的图像，结果是突出了原始图像中的细小特征和细节。
数学公式：
  顶帽运算的数学表示为：$\text{TopHat}(I)=I-\text{Opening}(I)$
  其中，$I$ 表示原始图像，$\text{TopHat}(I)$ 表示进行顶帽运算后得到的图像。
代码示例（使用Python的OpenCV库）：

import cv2
import numpy as np

def show_images(image):
    cv2.namedWindow('image',cv2.WINDOW_KEEPRATIO)
    cv2.imshow('image',image)
    cv2.waitKey()
    cv2.destroyAllWindows()

def Top_hat(image):
    # 定义结构元素（这里使用一个 5x5 的正方形结构元素）
    kernel = np.ones((5, 5), np.uint8)
    # 执行开运算
    opening = cv2.morphologyEx(image, cv2.MORPH_OPEN, kernel)
    # 执行顶帽运算
    tophat = cv2.subtract(image, opening)
    return tophat

if __name__ == '__main__':
    # 读取图像
    img = cv2.imread('cat-dog.png', flags=0)
    re_img=Top_hat(img)
    # top_row = np.hstack((img, re_img[0]))
    # bottom_row = np.hstack((re_img[1], re_img[2])) #水平
    # combined_img = np.vstack((img, re_img))# 垂直
    combined_img=np.hstack((img,re_img))
    show_images(combined_img)

适用场景：

1. 图像增强：突出图像中的细微细节，使得图像更加清晰。
2. 特征提取：用于检测图像中的微小结构或特征，如纹理、边缘等。