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opencv: 形態(tài)學(xué) 轉(zhuǎn)換(圖示+源碼)


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小浪云 2025-05-21 23

概述

opencv 中有七種形態(tài)學(xué)轉(zhuǎn)換操作:腐蝕、膨脹、開運(yùn)算、閉運(yùn)算、形態(tài)學(xué)梯度、禮帽和黑帽。

API參考表

中文名 英文名 API 原理 個人理解
腐蝕 erode erosion = cv2.erode(src=girl_pic, kernel=kernel) 對滑窗中的像素點(diǎn)按位乘,再從中取最小值點(diǎn)作為輸出。可以去除淺色噪點(diǎn) 淺色成分被腐蝕
膨脹 dilate dilation = cv2.dilate(src=girl_pic, kernel=kernel) 對滑窗中的像素點(diǎn)按位乘,再從中取最大值點(diǎn)作為輸出。可以增加淺色成分 淺色成分得膨脹
開運(yùn)算 morphology-open opening = cv2.morphologyEx(girl_pic, cv2.MORPH_OPEN, kernel) 先腐蝕,后膨脹,去除白噪點(diǎn) 先合再開,對淺色成分不利
閉運(yùn)算 morphology-close closing = cv2.morphologyEx(girl_pic, cv2.MORPH_CLOSE, kernel) 先膨脹,后腐蝕,去除黑噪點(diǎn) 先開再合,淺色成分得勢
形態(tài)學(xué)梯度 morphology-grandient gradient = cv2.morphologyEx(girl_pic, cv2.MORPH_GRADIENT, kernel) 一幅圖像腐蝕與膨脹的區(qū)別,可以得到輪廓 數(shù)值上解釋為:膨脹減去腐蝕
禮帽 tophat tophat = cv2.morphologyEx(girl_pic, cv2.MORPH_TOPHAT, kernel) 原圖像減去開運(yùn)算的差 數(shù)值上解釋為:原圖像減去開運(yùn)算
黑帽 blackhat blackhat = cv2.morphologyEx(girl_pic, cv2.MORPH_BLACKHAT, kernel) 閉運(yùn)算減去原圖像的差 數(shù)值上解釋為:閉運(yùn)算減去原圖像

實(shí)驗(yàn)思路:編寫代碼,實(shí)現(xiàn)OpenCV自帶的七種形態(tài)學(xué)轉(zhuǎn)換操作,并將生成的圖片保存到 pic 文件夾中;使用禮帽生成的圖像加上開運(yùn)算生成的圖像,看看是否能得到原圖,并將生成的圖片保存到 pic 文件夾中;使用閉運(yùn)算生成的圖像減去黑帽生成的圖像,看看是否能得到原圖,并將生成的圖片保存到 pic 文件夾中;如果成功,則驗(yàn)證自己的思路是正確的。

Demo:原始圖像(../pic/girl.jpg):

opencv: 形態(tài)學(xué) 轉(zhuǎn)換(圖示+源碼)

七種形態(tài)學(xué)轉(zhuǎn)換操作:

腐蝕(../pic/erosion.jpg):

opencv: 形態(tài)學(xué) 轉(zhuǎn)換(圖示+源碼)

膨脹(../pic/dilation.jpg):

opencv: 形態(tài)學(xué) 轉(zhuǎn)換(圖示+源碼)

開運(yùn)算(../pic/opening.jpg):

opencv: 形態(tài)學(xué) 轉(zhuǎn)換(圖示+源碼)

閉運(yùn)算(../pic/closing.jpg):

opencv: 形態(tài)學(xué) 轉(zhuǎn)換(圖示+源碼)

形態(tài)學(xué)梯度(../pic/gradient.jpg):

opencv: 形態(tài)學(xué) 轉(zhuǎn)換(圖示+源碼)

禮帽(../pic/tophat.jpg):

opencv: 形態(tài)學(xué) 轉(zhuǎn)換(圖示+源碼)

黑帽(../pic/blackhat.jpg):

opencv: 形態(tài)學(xué) 轉(zhuǎn)換(圖示+源碼)

通過轉(zhuǎn)換后的圖像得到原圖像:

cv2.add(open, tophat)(../pic/open_and_tophat.jpg):

opencv: 形態(tài)學(xué) 轉(zhuǎn)換(圖示+源碼)

close-blackhat(../pic/close_subtract_blackhat.jpg):

opencv: 形態(tài)學(xué) 轉(zhuǎn)換(圖示+源碼)

附上自己編寫的實(shí)驗(yàn)代碼:

# -*- coding: utf-8 -*- import cv2 import numpy as np <p>girl_pic = cv2.imread('../pic/girl.jpg') kernel = np.ones((5, 5), np.uint8)</p><h1>腐蝕</h1><p>erosion = cv2.erode(src=girl_pic, kernel=kernel) cv2.imshow('erosion', erosion) cv2.waitKey(2000) cv2.destroyAllWindows() cv2.imwrite('../pic/erosion.jpg', erosion)</p><h1>膨脹</h1><p>dilation = cv2.dilate(src=girl_pic, kernel=kernel) cv2.imshow('dilation', dilation) cv2.waitKey(2000) cv2.destroyAllWindows() cv2.imwrite('../pic/dilation.jpg', dilation)</p><h1>開運(yùn)算</h1><p>opening = cv2.morphologyEx(girl_pic, cv2.MORPH_OPEN, kernel) cv2.imshow('opening', opening) cv2.waitKey(2000) cv2.destroyAllWindows() cv2.imwrite('../pic/opening.jpg', opening)</p><h1>閉運(yùn)算</h1><p>closing = cv2.morphologyEx(girl_pic, cv2.MORPH_CLOSE, kernel) cv2.imshow('closing', closing) cv2.waitKey(2000) cv2.destroyAllWindows() cv2.imwrite('../pic/closing.jpg', closing)</p><h1>形態(tài)學(xué)梯度</h1><p>gradient = cv2.morphologyEx(girl_pic, cv2.MORPH_GRADIENT, kernel) cv2.imshow('gradient', gradient) cv2.waitKey(2000) cv2.destroyAllWindows() cv2.imwrite('../pic/gradient.jpg', gradient)</p><h1>禮帽</h1><p>tophat = cv2.morphologyEx(girl_pic, cv2.MORPH_TOPHAT, kernel) cv2.imshow('tophat', tophat) cv2.waitKey(2000) cv2.destroyAllWindows() cv2.imwrite('../pic/tophat.jpg', tophat)</p><h1>黑帽</h1><p>blackhat = cv2.morphologyEx(girl_pic, cv2.MORPH_BLACKHAT, kernel) cv2.imshow('blackhat', blackhat) cv2.waitKey(2000) cv2.destroyAllWindows() cv2.imwrite('../pic/blackhat.jpg', blackhat)</p><h1>cv2.add(open, tophat)</h1><p>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)</p><h1>close-blackhat</h1><p>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)

實(shí)際遇到的問題及解決方法:在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時,使用禮帽生成的圖像加上開運(yùn)算生成的圖像能夠得到原圖,但使用黑帽生成的圖像加上閉運(yùn)算生成的圖像卻無法得到原圖,反而得到了一張比閉運(yùn)算圖像更淺色的圖片(如下):

opencv: 形態(tài)學(xué) 轉(zhuǎn)換(圖示+源碼)

經(jīng)過思考,發(fā)現(xiàn)了問題所在:書上對黑帽的定義是:

但是卻沒有明確指出被減數(shù)和減數(shù)分別是誰。根據(jù)閉運(yùn)算和黑帽的定義,我認(rèn)為應(yīng)該是:

即可得:

修改代碼后進(jìn)行驗(yàn)證,果然生成了原圖像:

opencv: 形態(tài)學(xué) 轉(zhuǎn)換(圖示+源碼)

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