Морфология - это широкий набор операций обработки изображений, которые обрабатывают изображения на основе форм. Морфологические операции применяют элемент структурирования к входному изображению, создавая выходное изображение того же размера. В морфологической операции значение каждого пикселя в выходном изображении основано на сравнении соответствующего пикселя во входном изображении с его соседями.
Наиболее основными морфологическими операциями являются расширение и эрозия. Расширение добавляет пикселы к границам объектов на изображении, а эрозия удаляет пикселы на границах объектов. Количество пикселов, добавленных или удаленных из объектов изображения, зависит от размера и формы элемента структурирования, используемого для обработки изображения. В операциях морфологического расширения и эрозии состояние любого заданного пикселя в выходном изображении определяется путем применения правила к соответствующему пикселю и его соседям во входном изображении. Правило, используемое для обработки пикселов, определяет операцию как расширение или эрозию. В этой таблице перечислены правила как расширения, так и эрозии.
Правила расширения и эрозии
Операция | Правило | Пример (исходное и обработанное изображение) |
|---|---|---|
Расширение | Значение выходного пикселя является максимальным значением всех пикселей в окрестности. В двоичном изображении пиксель имеет значение Морфологическое расширение делает объекты более видимыми и заполняет небольшие отверстия в объектах. |
|
Эрозия | Значение выходного пикселя является минимальным значением всех пикселей в окрестности. В двоичном изображении пиксель имеет значение Морфологическая эрозия удаляет острова и мелкие объекты, так что остаются только предметные объекты. |
|
На следующем рисунке показано расширение двоичного изображения. Обратите внимание, как элемент структурирования определяет окрестность интересующего пикселя, который окружен. Функция расширения применяет соответствующее правило к пикселям в окрестности и присваивает значение соответствующему пикселю в выходном изображении. На рисунке функция морфологического расширения устанавливает значение выходного пикселя в 1 потому что один из элементов в окрестности, определенной элементом структурирования, включен. Дополнительные сведения см. в разделе Структурирование элементов.
Морфологическое расширение двоичного изображения
На следующем рисунке показана эта обработка для изображения в градациях серого. На рисунке показана обработка конкретного пикселя во входном изображении. Обратите внимание, как функция применяет правило к окрестности входного пикселя и использует наибольшее значение всех пикселей в окрестности в качестве значения соответствующего пикселя в выходном изображении.
Морфологическое расширение изображения в градациях серого
Расширение и эрозия часто используются в комбинации для осуществления операций обработки изображения. Например, определение морфологического отверстия изображения представляет собой эрозию с последующим расширением, используя один и тот же структурирующий элемент для обеих операций. Можно комбинировать расширение и эрозию для удаления мелких объектов из изображения и сглаживания границы больших объектов.
В этой таблице перечислены функции панели инструментов, выполняющие общие морфологические операции, основанные на расширении и эрозии.
Функция | Морфологическое определение | Пример (исходное и обработанное изображение) |
|---|---|---|
Выполнить морфологическое вскрытие. Операция открытия разрушает изображение и затем расширяет эродированное изображение, используя один и тот же элемент структурирования для обеих операций. Морфологическое отверстие полезно для удаления мелких объектов из изображения при сохранении формы и размера более крупных объектов в изображении. Пример см. в разделе Использование морфологического проема для извлечения элементов крупных изображений. |
| |
Выполнить морфологическое закрытие. Операция закрытия расширяет изображение, а затем размывает расширенное изображение, используя один и тот же элемент структурирования для обеих операций. Морфологическое закрытие полезно для заполнения небольших отверстий из изображения при сохранении формы и размера объектов на изображении. |
| |
bwskel | Скелетирование объектов в двоичном изображении. Процесс скелетизации размывает все объекты до осевых линий без изменения существенной структуры объектов, таких как отверстия существования и ветви. |
|
bwperim | Найти периметр объектов в двоичном изображении. Пиксель является частью периметра, если он ненулевой и соединен, по меньшей мере, с одним нулевым пикселем. |
|
bwhitmiss | Выполнение двоичного преобразования совпадений и промахов. Преобразование промахов сохраняет пиксели в двоичном изображении, окрестности которого совпадают с формой одного элемента структурирования и не совпадают с формой второго непересекающегося элемента структурирования. Преобразования «попадание-промах» могут использоваться для обнаружения шаблонов в изображении. |
В этом примере используется один элемент структурирования с окрестностью выше и справа от центра и второй элемент структурирования с окрестностью ниже и слева от центра. Преобразование сохраняет пикселы с соседями только сверху и справа. |
imtophat | Выполните морфологическое преобразование верхней шляпы. Преобразование верхней шляпы открывает изображение, а затем вычитает открытое изображение из исходного изображения. Преобразование верхней шляпы можно использовать для усиления контрастности изображения в градациях серого с неравномерным освещением. Преобразование также может изолировать небольшие яркие объекты в изображении. |
|
imbothat | Выполнить морфологическое преобразование нижней шляпы. Преобразование «нижняя шапка» закрывает изображение, а затем вычитает исходное изображение из замкнутого изображения. Преобразование «нижняя шапка» можно использовать для поиска впадин интенсивности в изображении в градациях серого. |
|
imclose | imdilate | imerode | imopen
