OpenCV（19）---通用形态学函数及其妙用

探索 OpenCV 中强大的形态学通用函数 cv2

在图像处理的迷人领域，形态学扮演着至关重要的角色。它提供了一系列强大的工具，可帮助我们操纵图像，提取有意义的特征并消除不必要的噪声。在 OpenCV 中，cv2 函数为我们提供了执行这些操作的通用平台。

cv2：形态学操作的瑞士军刀

cv2 函数是 OpenCV 中形态学操作的瑞士军刀。它提供了一系列丰富的功能，让我们能够灵活地应用各种形态学转换。其函数原型为：

cv2.morphologyEx(src, op, kernel, dst=None, anchor=(-1, -1), iterations=1, borderType=cv2.BORDER_CONSTANT, borderValue=0)

其中，

• src 是输入图像
• op 是要执行的操作（例如，腐蚀、膨胀）
• kernel 是用于操作的结构元素
• dst 是输出图像（可选）
• anchor 指定锚点（结构元素的中心点）
• iterations 指定应用操作的次数
• borderType 指定图像边界的处理方式
• borderValue 指定边界像素的值

腐蚀：消除噪声，保留形状

腐蚀是一种形态学操作，它使用结构元素滑动图像，并替换每个像素点为结构元素内与其相邻像素点的最小值。此操作有助于消除噪声和细小的物体，同时保留图像的主要形状。

代码示例：

import cv2

# 读入图像
image = cv2.imread("image.jpg")

# 定义结构元素（3x3 正方形）
kernel = cv2.getStructuringElement(cv2.MORPH_RECT, (3, 3))

# 应用腐蚀操作
eroded_image = cv2.erode(image, kernel)

# 显示结果
cv2.imshow("腐蚀图像", eroded_image)
cv2.waitKey(0)

膨胀：扩大对象，填充孔洞

与腐蚀相反，膨胀是一种形态学操作，它使用结构元素滑动图像，并替换每个像素点为结构元素内与其相邻像素点的最大值。此操作有助于扩大图像中的对象并填充孔洞。

代码示例：

import cv2

# 读入图像
image = cv2.imread("image.jpg")

# 定义结构元素（3x3 正方形）
kernel = cv2.getStructuringElement(cv2.MORPH_RECT, (3, 3))

# 应用膨胀操作
dilated_image = cv2.dilate(image, kernel)

# 显示结果
cv2.imshow("膨胀图像", dilated_image)
cv2.waitKey(0)

开运算：移除噪声，保留细小物体

开运算是一种形态学操作，它首先对图像进行腐蚀，然后对腐蚀后的图像进行膨胀。此操作有助于消除噪声，同时保留细小物体。

代码示例：

import cv2

# 读入图像
image = cv2.imread("image.jpg")

# 定义结构元素（3x3 正方形）
kernel = cv2.getStructuringElement(cv2.MORPH_RECT, (3, 3))

# 应用开运算
opened_image = cv2.morphologyEx(image, cv2.MORPH_OPEN, kernel)

# 显示结果
cv2.imshow("开运算图像", opened_image)
cv2.waitKey(0)

闭运算：填充孔洞，连接对象

闭运算是一种形态学操作，它首先对图像进行膨胀，然后对膨胀后的图像进行腐蚀。此操作有助于填充图像中的孔洞并连接断开的对象。

代码示例：

import cv2

# 读入图像
image = cv2.imread("image.jpg")

# 定义结构元素（3x3 正方形）
kernel = cv2.getStructuringElement(cv2.MORPH_RECT, (3, 3))

# 应用闭运算
closed_image = cv2.morphologyEx(image, cv2.MORPH_CLOSE, kernel)

# 显示结果
cv2.imshow("闭运算图像", closed_image)
cv2.waitKey(0)

常见问题解答

1. cv2 函数可以应用于哪些类型的图像？
   答：cv2 函数可应用于灰度或彩色图像。

2. 如何选择合适的结构元素？
   答：结构元素的形状和大小取决于要执行的特定操作。例如，腐蚀和膨胀通常使用矩形或圆形结构元素。

3. 什么时候使用开运算或闭运算？
   答：开运算用于消除噪声，保留细小物体，而闭运算用于填充孔洞，连接断开的对象。

4. 我可以使用 cv2 函数执行自定义形态学操作吗？
   答：是的，您可以使用 cv2.getStructuringElement 函数自定义结构元素，并使用 cv2.morphologyEx 函数执行自定义操作。

5. 形态学操作在图像处理中有什么应用？
   答：形态学操作在图像处理中广泛应用于噪声去除、对象检测、图像分割等任务。