Морфология является широким набором операций обработки изображений, которые обрабатывают изображения на основе форм. Морфологические операции применяют элемент структурирования к входу изображению, создавая выходное изображение того же размера. В морфологической операции значение каждого пикселя в выходном изображении основано на сравнении соответствующего пикселя в вход изображении с его соседями.
Наиболее основными морфологическими операциями являются расширение и эрозия. Расширение добавляет пиксели к контурам объектов в изображении, в то время как эрозия удаляет пиксели на контурах объекта. Количество пикселей, добавленных или удаленных из объектов в изображении, зависит от размера и формы элемента структурирования, используемого для обработки изображения. В операциях морфологического расширения и эрозии состояние любого данного пикселя в выходном изображении определяется применением правила к соответствующему пикселю и его соседям в вход изображении. Правило, используемое для обработки пикселей, определяет операцию как расширение или эрозию. В этой таблице перечислены правила как расширения, так и эрозии.
Правила дилатации и эрозии
Операция | Правило | Пример (исходное и обработанное изображение) |
|---|---|---|
Расширение | Значение выходного пикселя является максимальным значением всех пикселей в окрестности. В бинарное изображение пиксель устанавливается на Морфологическое расширение делает объекты более видимыми и заполняет небольшие отверстия в объектах. |
|
Эрозия | Значение выходного пикселя является минимальным значением всех пикселей в окрестности. В бинарное изображение пиксель устанавливается на Морфологическая эрозия удаляет острова и небольшие объекты, так что остаются только субстантивные объекты. |
|
Следующий рисунок иллюстрирует расширение бинарного изображения. Обратите внимание, как элемент структурирования определяет окрестность интересующего пикселя, который округлится. Функция расширения применяет соответствующее правило к пикселям в районе и присваивает значение соответствующему пикселю в выходном изображении. На рисунке функция морфологического расширения устанавливает значение выходного пикселя равным 1 поскольку один из элементов в районе, заданном элементом структурирования, включен. Для получения дополнительной информации см. раздел «Структурирование элементов».
Морфологическое расширение бинарного изображения
Следующий рисунок иллюстрирует эту обработку для полутонового изображения. Рисунок показывает обработку конкретного пикселя в вход изображении. Обратите внимание, что функция применяет правило к окрестности входного пикселя и использует самое высокое значение из всех пикселей в окрестности в качестве значения соответствующего пикселя в выходном изображении.
Морфологическое расширение полутонового изображения
Расширение и эрозия часто используются в комбинации для реализации операций обработки изображений. Например, определение морфологического открытия изображения является эрозией с последующим расширением, используя один и тот же структурный элемент для обеих операций. Можно объединить расширение и эрозию, чтобы удалить небольшие предметы из изображения и сгладить границу больших объектов.
В этой таблице перечислены функции тулбокса, которые выполняют общие морфологические операции, основанные на расширении и эрозии.
Функция | Морфологическое определение | Пример (исходное и обработанное изображение) |
|---|---|---|
Выполните морфологическое открытие. Операция открытия размывает изображение, а затем расширяет эродированное изображение, используя один и тот же элемент структурирования для обеих операций. Морфологическое открытие полезно для удаления небольших объектов из изображения с сохранением формы и размера больших объектов в изображении. Для получения примера смотрите Использование Морфологического Открытия для Извлечения Больших Изображений Функций. |
| |
Выполните морфологическое закрытие. Операция закрытия расширяет изображение и затем размывает расширенное изображение, используя один и тот же элемент структурирования для обеих операций. Морфологическое закрытие полезно для заполнения небольших отверстий с изображения с сохранением формы и размера объектов на изображении. |
| |
bwskel | Скелетирование объектов в бинарное изображение. Процесс скелетонизации размывает все объекты до осевых линий, не меняя существенную структуру объектов, таких как отверстия существования и ветви. |
|
bwperim | Найдите периметр объектов в бинарном изображении. Пиксель является частью периметра, если он ненулевой, и он соединяется по меньшей мере с одним пикселем с нулем. |
|
bwhitmiss | Выполните двоичное преобразование hit-miss. Преобразование хит-мисс сохраняет пиксели в бинарное изображение, окрестности которой совпадают с формой одного структурного элемента и не совпадают с формой второго несвязанного структурного элемента. Преобразования хит-мисс могут использоваться, чтобы обнаружить шаблоны в изображении. |
Этот пример использует один структурный элемент с окрестностью выше и справа от центра и второй структурный элемент с окрестностью ниже и слева от центра. Преобразование сохраняет пиксели с соседями только сверху и справа. |
imtophat | Выполните морфологическое преобразование верхней шляпы. Преобразование top-hat открывает изображение, затем вычитает открытое изображение из оригинального изображения. Преобразование верхней шляпы может использоваться, чтобы улучшить контрастность в полутоновом изображении с неоднородной подсветкой. Преобразование может также изолировать небольшие яркие объекты в изображении. |
|
imbothat | Выполните морфологическое преобразование донной шляпы. Преобразование нижней шляпы закрывает изображение, затем вычитает оригинальное изображение из закрытого изображения. Преобразование нижняя шляпа может использоваться, чтобы найти углубления интенсивности в полутоновом изображении. |
|
imclose | imdilate | imerode | imopen
