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（笔记七）利用opencv进行形态学操作

news 2025/7/29 3:54:50

（1）程序清单

形态学操作是一种图像处理技术，它基于数学形态学理论，用于改变图像的形状和结构。它主要通过结构元素的腐蚀和膨胀操作来实现。

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
"""
@author: LIFEI
@time: 2023/8/31 21:57 
@file: test7.py
@project: pythonProject
@describe: CWNU
@# -------------------------------------------------(one)----------------------------------------------
@# -------------------------------------------------(two)----------------------------------------------
"""
# -------------------------------------------------(one)----------------------------------------------
import cv2 as cv
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt# ..........................
# 程序清单
# 1、侵蚀和膨胀所需函数
# 内核的大小决定着对图像的操作程度大小，内核会在图像中滑动，当内核中全为1时才会变为1，否则为0
# 迭代次数决定着对图像的操作次数
# cv.erode() # 参数分别为原始图像、内核、迭代次数
# cv.dilate() # 参数分别为原始图像、内核、迭代次数# 2、形态学梯度、开运算、闭运算、顶帽、黑帽所需函数
# cv.morphologyEx() # 参数分别为原始图像、cv.MORPH_ + 方法名 、内核
# 运算方法分别有:
# cv.MORPH_GRADIENT # 形态学梯度
# cv.MORPH_OPEN # 开运算
# cv.MORPH_CLOSE # 闭运算
# cv.MORPH_TOPHAT # 顶帽
# cv.MORPH_BLACKHAT # 黑帽# 3、内核的形状确立方法
# cv.getStructuringElement() # 参数分别为cv.MORPH_ + 形状名、内核的大小
# 形状方法有:
# cv.MORPH_RECT # 矩形内核
# cv.MORPH_ELLIPSE # 椭圆内核
# cv.MORPH_CROSS # 十字内核
# ..........................

（2）算法实现

腐蚀操作通过将结构元素与图像进行逐像素的比较，将结构元素完全包含在图像中的区域保留下来，而其他区域则被腐蚀掉。这可以用于去除图像中的噪声、分离连接的物体以及缩小物体的大小。

膨胀操作与腐蚀操作相反，它通过将结构元素与图像进行逐像素的比较，将结构元素覆盖在图像上，从而扩大图像中的区域。这可以用于填充图像中的空洞、连接分离的物体以及增大物体的大小。

img = cv.imread(r"D:\data\test_img\test7.png")
img = cv.cvtColor(img, cv.COLOR_BGR2RGB)# 内核
kernel = np.ones((5, 5), np.uint8)# 侵蚀操作
erosion = cv.erode(img, kernel, iterations=2)  # iterations表示核运动迭代的次数# 膨胀操作
dilation = cv.dilate(img, kernel, iterations=2)  # iterations表示核运动迭代的次数
plt.figure(1)
plt.subplot(131), plt.imshow(img), plt.title('ori img')
plt.subplot(132), plt.imshow(erosion), plt.title('erosion img')
plt.subplot(133), plt.imshow(dilation), plt.title('dilation img')
plt.show()

形态学操作还包括其他一些操作，如开运算、闭运算、顶帽运算和底帽运算。

开运算是先进行腐蚀操作，再进行膨胀操作，可以用于去除图像中的细小物体。闭运算是先进行膨胀操作，再进行腐蚀操作，可以用于填充图像中的小孔。

# 重新建立内核核
kernel2 = np.ones((11, 11), np.uint8)
# 开操作
# 假设噪声位于后景， 即在对象外面
open_img = cv.imread(r"D:\data\test_img\test7-7-7.png")
open_img = cv.cvtColor(open_img, cv.COLOR_BGR2RGB)
opening = cv.morphologyEx(open_img, cv.MORPH_OPEN, kernel2)# 闭操作
# 假设噪声位于前景， 即在对象里面
close_img = cv.imread(r"D:\data\test_img\test7-7.png")
close_img = cv.cvtColor(close_img, cv.COLOR_BGR2RGB)
closing = cv.morphologyEx(close_img, cv.MORPH_CLOSE, kernel2)
plt.figure(2)
plt.subplot(221), plt.imshow(open_img), plt.title('ori open_img')
plt.subplot(222), plt.imshow(opening), plt.title('opening')
plt.subplot(223), plt.imshow(close_img), plt.title('ori close_img')
plt.subplot(224), plt.imshow(closing), plt.title('closing')
plt.show()

顶帽运算是原始图像与开运算之差，底帽运算是闭运算与原始图像之差，它们可以用于提取图像中的细节信息。

# 形态学梯度
# 侵蚀与膨胀之间的差异， 可以用于提取对象的边界
gradient = cv.morphologyEx(img, cv.MORPH_GRADIENT, kernel)# 顶帽运算
# 即原始图像与开运算的差异, 用于提取噪声
hot_hat = cv.morphologyEx(open_img, cv.MORPH_TOPHAT, kernel2)# 黑帽运算
# 即原始图像与闭运算的差异，用于提取噪声
black_hat = cv.morphologyEx(close_img, cv.MORPH_BLACKHAT, kernel2)plt.figure(3)
plt.subplot(131), plt.imshow(gradient), plt.title('gradient img')
plt.subplot(132), plt.imshow(hot_hat), plt.title('hot_hat img')
plt.subplot(133), plt.imshow(black_hat), plt.title('black_hat img')
plt.show()