【opencv入门之八】形态学图像处理（二）：开运算、闭运算、形态学梯度、顶帽、黑帽

参考网站：

http://blog.csdn.net/poem_qianmo/article/details/24599073

1、开运算（Opening Operation）

　　先腐蚀，后膨胀的过程。

　　开运算可以用来消除小物体、在纤细点处分离物体、平滑较大物体的边界的同时并不明显改变其面积。

2、闭运算（Closing Operation）

　　先膨胀，后腐蚀的过程。

　　闭运算能够排除小型黑洞（黑色区域）

3、形态学梯度（MorphologicalGradient）

　　其为膨胀图与腐蚀图之差。

　　可以用形态学梯度来保留物体的边缘轮廓。

4、顶帽（Top Hat）

　　又称“礼帽”运算，其为原图像与 “开运算” 的结果图之差。

　　开运算的结果，放大了裂缝或者局部低亮度的区域。

　　所以顶帽的结果，突出了比原图轮廓周围的区域更明亮的区域，且这一操作和选择的核的大小相关。

　　顶帽运算用来分离比领近点亮一些的斑块。

　　当一幅图像具有大幅的背景的时候，而微小物品比较有规律的情况下，可以使用顶帽运算进行背景提取。

5、黑帽（Black Hat）

　　“闭运算”的结果与原图像之差。

　　黑帽运算后的效果突出了比原图轮廓周围的区域更暗的区域，这一操作和选择的核的大小相关。

　　黑帽运算用来分离比领近点暗一些的斑块。

6、morphologyEx函数

void morphologyEx(  
　　　　　　　　　　InputArray src,  
　　　　　　　　　　OutputArray dst,  
　　　　　　　　　　int op,  　　　　　　//表示形态学运算的类型
　　　　　　　　　　InputArraykernel,  　　//形态学运算的内核，使用getStructuringElement()函数
　　　　　　　　　　Pointanchor=Point(-1,-1),  
　　　　　　　　　　intiterations=1,  
　　　　　　　　　　intborderType=BORDER_CONSTANT,  
　　　　　　　　　　constScalar& borderValue=morphologyDefaultBorderValue() );

　　第三个参数可以选择如下：

- MORPH_OPEN：开运算（opening operation）
- MORPH_CLOSE：闭运算（Closing operation）
- MORPH_GRADIENT：形态学梯度（Morphological gradient）
- MORPH_TOPHAT：顶帽（“Top hat”）
- MORPH_BLACKHAT：黑帽（“Black hat”）

7、综合实践

  1 //******************************【程序说明】*****************************
  2 //    程序名称：形态学图像处理（二）：开运算、闭运算、形态学梯度、顶帽、黑帽
  3 //    opencv版本：2.4.13
  4 //    日期：2017/9/21
  5 //**********************************************************************
  6 
  7 
  8 //******************************【头文件包含部分】*****************************
  9 //    描述：包含程序所依赖的头文件
 10 //*****************************************************************************
 11 #include <opencv2/core/core.hpp>
 12 #include <opencv2/highgui/highgui.hpp>
 13 #include <opencv2/imgproc/imgproc.hpp>
 14 //#include <iostream>
 15 
 16 
 17 //******************************【命名空间声明部分】*****************************
 18 //    描述：包含程序所使用的命名空间
 19 //*****************************************************************************
 20 using namespace std;
 21 using namespace cv;
 22 
 23 
 24 //******************************【全局变量声明部分】*****************************
 25 //    描述：全局变量声明
 26 //*****************************************************************************
 27 Mat g_srcImage, g_dstImage;    //原始图、效果图
 28 int g_nElementShape = MORPH_RECT;    //元素结构的运算
 29 
 30 //变量接收的TrackBar位置参数
 31 int g_nMaxIterationNum = 10;
 32 int g_nOpenCloseNum = 0;
 33 int g_nErodeDilateNum = 0;
 34 int g_nTopBlackHatNum = 0;
 35 
 36 
 37 //******************************【全局函数声明部分】*****************************
 38 //    描述：全局函数声明
 39 //*****************************************************************************
 40 static void on_OpenClose( int, void* );    //回调函数
 41 static void on_ErodeDilate ( int, void* );    //回调函数
 42 static void on_TopBlackHat( int, void* );    //回调函数
 43 static void ShowHelpText();                //帮助文字显示
 44 
 45 
 46 //******************************【main（）部分】*****************************
 47 //    描述：控制台应用程序的入口函数，我们的程序从这里开始
 48 //*****************************************************************************
 49 int main()
 50 {
 51     //【0】初始化
 52     system("color 2F");
 53     ShowHelpText();
 54 
 55     //【1】读取原图
 56     g_srcImage = imread( "1.jpg", 1 );    //工程目录下需要有一张名为1.jpg的素材图
 57     if(!g_srcImage.data) { printf("Oh,no,读取srcImage错误！！！！\n"); return false; }
 58 
 59     //【2】显示原图
 60     namedWindow("【<0>原图窗口】", 1 );
 61     imshow("【<0>原图窗口】", g_srcImage );
 62 
 63     //【3】创建三个窗口
 64     namedWindow("【<1>开运算/闭运算】", 1);
 65     namedWindow("【<2>腐蚀/膨胀】", 1);
 66     namedWindow("【<3>顶帽/黑帽】", 1);
 67 
 68     //【4】参数赋值
 69     g_nOpenCloseNum = 9;
 70     g_nErodeDilateNum = 9;
 71     g_nTopBlackHatNum = 2;
 72 
 73     //【5】分别为三个窗口创建轨迹条
 74     createTrackbar( "迭代值", "【<1>开运算/闭运算】", &g_nOpenCloseNum, g_nMaxIterationNum*2+1, on_OpenClose );
 75     createTrackbar( "迭代值", "【<2>腐蚀/膨胀】", &g_nErodeDilateNum, g_nMaxIterationNum*2+1, on_ErodeDilate );
 76     createTrackbar( "迭代值", "【<3>顶帽/黑帽】", &g_nTopBlackHatNum, g_nMaxIterationNum*2+1, on_TopBlackHat );
 77     
 78     //【5】轮询获取按键信息
 79     while(1)
 80     {
 81         int c;
 82 
 83         //【1】执行回调函数
 84         on_OpenClose( g_nOpenCloseNum, 0 );
 85         on_ErodeDilate( g_nErodeDilateNum, 0 );
 86         on_TopBlackHat( g_nTopBlackHatNum, 0 );
 87 
 88         //【2】获取按键
 89         c = waitKey(0);
 90 
 91         //【3】按下键盘Q或者ESC，程序退出
 92         if( (char)c==\'q\' || (char)c==27 )    
 93             break;
 94 
 95         //【4】按下键盘1、2、3或者空格，结构元素矩形、椭圆、十字循环改变
 96         if( (char)c == 49 )//键盘按键1，使用椭圆结构元素
 97             g_nElementShape = MORPH_ELLIPSE;
 98         else if( (char)c == 50 )//键盘按键2，使用矩形结构元素
 99             g_nElementShape = MORPH_RECT;
100         else if( (char)c == 51 )//键盘按键3，使用十字结构元素
101             g_nElementShape = MORPH_CROSS;
102         else if( (char)c == \' \' )
103             g_nElementShape = (g_nElementShape + 1) % 3; 
104 
105     }
106 
107     return 0;
108 }
109 
110 
111 //******************************【on_OpenClose()部分】*****************************
112 //    描述：【开运算/闭运算】窗口的回调函数
113 //*****************************************************************************
114 static void on_OpenClose( int, void* )
115 {
116     //【0】偏移量的定义
117     int offset = g_nOpenCloseNum - g_nMaxIterationNum;    //偏移量
118     int Absolute_offset = offset > 0 ? offset : -offset;    //偏移量绝对值
119 
120     //【1】自定义核
121     Mat element = getStructuringElement( g_nElementShape,
122                                             Size(Absolute_offset*2+1, Absolute_offset*2+1),
123                                             Point(Absolute_offset,Absolute_offset));
124 
125     //【2】进行操作
126     if(offset < 0)
127         morphologyEx( g_srcImage, g_dstImage, CV_MOP_OPEN, element );
128     else
129         morphologyEx( g_srcImage, g_dstImage, CV_MOP_CLOSE, element );
130 
131     //【3】显示效果图
132     imshow("【<1>开运算/闭运算】", g_dstImage);
133 }
134 
135 
136 
137 //******************************【on_ErodeDilate()部分】*****************************
138 //    描述：【腐蚀/膨胀】窗口的回调函数
139 //*****************************************************************************
140 static void on_ErodeDilate( int, void* )
141 {
142     //【0】偏移量的定义
143     int offset = g_nErodeDilateNum - g_nMaxIterationNum;    //偏移量
144     int Absolute_offset = offset > 0 ? offset : -offset;    //偏移量绝对值
145 
146     //【1】自定义核
147     Mat element = getStructuringElement( g_nElementShape,
148                                             Size(Absolute_offset*2+1, Absolute_offset*2+1),
149                                             Point(Absolute_offset,Absolute_offset));
150 
151     //【2】进行操作
152     if(offset < 0)
153         erode( g_srcImage, g_dstImage, element );
154     else
155         dilate( g_srcImage, g_dstImage, element );
156 
157     //【3】显示效果图
158     imshow("【<2>腐蚀/膨胀】", g_dstImage);
159 }
160 
161 
162 
163 //******************************【on_TopBlackHat()部分】*****************************
164 //    描述：【顶帽运算/黑帽运算】窗口的回调函数
165 //*****************************************************************************
166 static void on_TopBlackHat( int, void* )
167 {
168     //【0】偏移量的定义
169     int offset = g_nTopBlackHatNum - g_nMaxIterationNum;    //偏移量
170     int Absolute_offset = offset > 0 ? offset : -offset;    //偏移量绝对值
171 
172     //【1】自定义核
173     Mat element = getStructuringElement( g_nElementShape,
174                                             Size(Absolute_offset*2+1, Absolute_offset*2+1),
175                                             Point(Absolute_offset,Absolute_offset));
176 
177     //【2】进行操作
178     if(offset < 0)
179         morphologyEx( g_srcImage, g_dstImage, MORPH_TOPHAT, element );
180     else
181         morphologyEx( g_srcImage, g_dstImage, MORPH_BLACKHAT, element );
182 
183     //【3】显示效果图
184     imshow("【<3>顶帽/黑帽】", g_dstImage);
185 }
186 
187 
188 //******************************【ShowHelpText()部分】*****************************
189 //    描述：输出一些帮助信息
190 //*****************************************************************************
191 static void ShowHelpText()
192 {
193     //输出一些帮助信息
194     printf("\n\n\n\t请调整滚动条观察图像效果！！\n\n");
195     printf("\n\n\t按键操作说明：\n\n"
196         "\t\t键盘按键【ESC】或者【Q】- 退出程序\n"  
197         "\t\t键盘按键【1】- 使用椭圆(Elliptic)结构元素\n"  
198         "\t\t键盘按键【2】- 使用矩形(Rectangle )结构元素\n"  
199         "\t\t键盘按键【3】- 使用十字型(Cross-shaped)结构元素\n"  
200         "\t\t键盘按键【空格SPACE】- 在矩形、椭圆、十字形结构元素中循环\n"  
201         "\n\n\t\t\t\t\t\t\t\t by浅墨"  
202         );  
203 }