数字图像处理与分析形态学图像处理学习教案.pptx

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1、会计学1数字图像处理与分析数字图像处理与分析(fnx)形态学图像处形态学图像处理理第一页，共59页。7.1.17.1.1集合论中的几个集合论中的几个(j)(j)基基本概念本概念n n基本概念：第2页/共59页第二页，共59页。n n附加(fji)：n n (1):B的反射关于结构元素的中心n n (2)(A)z:集合A平移到点z=z1,z2n n 第3页/共59页第三页，共59页。7.1.2 7.1.2 二值图像二值图像(t xin)(t xin)的的逻辑运算逻辑运算1.主要(zhyo)逻辑运算第4页/共59页第四页，共59页。2.二值图像(t xin)的基本逻辑运算第5页/共59页第五页，共

2、59页。7.2 7.2 膨胀膨胀(png zhng)(png zhng)与腐蚀与腐蚀n n膨胀(png zhng)和腐蚀是形态学算法的基础第6页/共59页第六页，共59页。7.2.1 7.2.1 膨胀膨胀(png zhng)(png zhng)n nA被B膨胀(png zhng)：n n n nB为结构元素第7页/共59页第七页，共59页。n n图示：第8页/共59页第八页，共59页。例题：例题：7.1 将裂缝桥接将裂缝桥接(qio ji)起来的形态学膨胀的应用起来的形态学膨胀的应用 膨胀最简单的应用之一是将裂缝桥接起来。膨胀最简单的应用之一是将裂缝桥接起来。图图9.5(a)9.5(a)中显示

3、了带有间断的图像。已知间断的最大长度为两个像素。中显示了带有间断的图像。已知间断的最大长度为两个像素。图图9.5(b)9.5(b)显示了能够修复这些间断的简单结构元素。图显示了能够修复这些间断的简单结构元素。图9.5(c)9.5(c)显示了使用这个结构元素显示了使用这个结构元素对原图进行膨胀后的结果。对原图进行膨胀后的结果。形态学方法优于低通滤波方法的一个形态学方法优于低通滤波方法的一个(y(y )直接优点是这种方法在一幅二值图像中直直接优点是这种方法在一幅二值图像中直接得到结果。接得到结果。第9页/共59页第九页，共59页。第10页/共59页第十页，共59页。7.2.2 7.2.2 腐蚀腐蚀

4、(fsh)(fsh)n nB对A腐蚀(fsh)：n n膨胀和腐蚀(fsh)的对偶性：第11页/共59页第十一页，共59页。n n图示：第12页/共59页第十二页，共59页。例题例题(lt)：7.2 使用形态学腐使用形态学腐蚀除去图像的某些部分蚀除去图像的某些部分 腐蚀的一种简单用途是从二值图像中消除不相关的细节 图9.7(a)显示的二值图像包含边长为1，3，5，7，9和15个像素的正方形。假设这里只留下最大的正方形而除去其他的正方形，我们可以通过用比我们要保留的对象稍小的结构元素对图像进行(jnxng)腐蚀。在这个例子中，我们选择1313像素大小的结构元素。图9.7(b)显示了腐蚀后的结果。图

5、9.7(c),我们通过使用用来腐蚀的结构元素对这3个正方形进行(jnxng)膨胀恢复它们原来1515像素的尺寸。第13页/共59页第十三页，共59页。第14页/共59页第十四页，共59页。7.3 7.3 开操作开操作(cozu)(cozu)和闭操作和闭操作(cozu)(cozu)n n使用结构(jigu)元素B对A进行开操作：n n 或表示为：n n使用结构(jigu)元素B对A进行闭操作:n n开操作和闭操作的对偶性：第15页/共59页第十五页，共59页。n n开操作(cozu)的几何解释：n n闭操作(cozu)的几何解释：第16页/共59页第十六页，共59页。n n开操作的性质(xngz

6、h)：n n (1)A B是A的子集合。n n (2)如果C是D的子集，则C B是D B的子集。n n (3)(A B)B=A B n n闭操作的性质(xngzh)：n n (1)A是A B的子集。n n(2)如果C是D的子集，则C B是D B的子集。n n(3)(A B)B=A B第17页/共59页第十七页，共59页。例题：例题：7.3 对形态学上的开操作对形态学上的开操作(cozu)和闭操作和闭操作(cozu)的简的简单说明单说明图图9.109.10进一步对开操作和闭操作进行了说明。进一步对开操作和闭操作进行了说明。图图9.10(a)9.10(a)显示了集合显示了集合A A，图图9.10(

7、b)9.10(b)显示了在腐蚀过程中的一块原盘形结构元素的各种位置显示了在腐蚀过程中的一块原盘形结构元素的各种位置(wi zhi)(wi zhi)。图图9.10(c)9.10(c)显示了腐蚀的结果。显示了腐蚀的结果。图图9.10(d)9.10(d)显示了对腐蚀后的集合进行膨胀的操作。显示了对腐蚀后的集合进行膨胀的操作。图图9.10(e)9.10(e)显示了开操作最后的结果。显示了开操作最后的结果。同样，图同样，图9.10(f)9.10(f)显示了使用同样的结构元素对显示了使用同样的结构元素对A A进行闭操作的结果。进行闭操作的结果。在使用圆形结构元素对在使用圆形结构元素对A A进行开操作和闭操

8、作后，所得对象的各个部分得到了平滑处理。进行开操作和闭操作后，所得对象的各个部分得到了平滑处理。第18页/共59页第十八页，共59页。第19页/共59页第十九页，共59页。例题：例题：7.4 形态学滤波的开操作形态学滤波的开操作(cozu)和闭操作和闭操作(cozu)的使的使用用 形态学运算可以用于构造与第三章中讨论的空间滤波概念相类似的滤形态学运算可以用于构造与第三章中讨论的空间滤波概念相类似的滤波器。波器。图图9.11(a)9.11(a)中的二只图像显示了受噪声污染的部分指纹图像。这里噪声表中的二只图像显示了受噪声污染的部分指纹图像。这里噪声表现为黑色背景上的亮元素和亮指纹部分的暗元素。现

9、为黑色背景上的亮元素和亮指纹部分的暗元素。由闭操作后紧跟着开操作形成的形态学滤波器可以消除噪声。由闭操作后紧跟着开操作形成的形态学滤波器可以消除噪声。图图9.11(b)9.11(b)显示了所使用的结构元素。显示了所使用的结构元素。图图9.11(c)9.11(c)显示了使用结构元素对显示了使用结构元素对A A腐蚀的结果。腐蚀的结果。背景噪声在开操作的腐蚀过程中消除了。而包含于指纹中的噪声元素的背景噪声在开操作的腐蚀过程中消除了。而包含于指纹中的噪声元素的尺寸却增加了。尺寸却增加了。图图9.11(d)9.11(d)显示包含于指纹噪声分量显示包含于指纹噪声分量(fn ling)(fn ling)的尺

10、寸被减小。然而，指纹的尺寸被减小。然而，指纹纹路间产生了新的间断。纹路间产生了新的间断。我们在开操作的基础上进行膨胀，如图我们在开操作的基础上进行膨胀，如图9.11(e)9.11(e)所示。间断被恢复，但纹所示。间断被恢复，但纹路变粗了，可以通过腐蚀弥补。路变粗了，可以通过腐蚀弥补。图图9.11(f)9.11(f)显示了对图显示了对图9.11(d)9.11(d)中开操作的闭操作。中开操作的闭操作。第20页/共59页第二十页，共59页。第21页/共59页第二十一页，共59页。7.4 7.4 击中或击不中变换击中或击不中变换(binhun)(binhun)n n击中或击不中变换(binhun)：n

11、 n 第22页/共59页第二十二页，共59页。n n图示：第23页/共59页第二十三页，共59页。7.5 7.5 一些基本一些基本(jbn)(jbn)的形态学的形态学算法算法n n边界提取n n区域填充n n连通(lintng)分量的提取n n细化n n凸壳n n骨架n n粗化第24页/共59页第二十四页，共59页。7.5.1 7.5.1 边界边界(binji)(binji)提取提取n n边界(binji)提取的方法：n n图示：n n 第25页/共59页第二十五页，共59页。例题：例题：7.5 使用形态学处理提取使用形态学处理提取(tq)边界边界 图9.14(a)为一幅简单(jindn)的二

12、值图像，(b)为使用图9.13(b)中的结构元素进行处理的结果。第26页/共59页第二十六页，共59页。7.5.2 7.5.2 区域区域(qy)(qy)填充填充n n使用迭代法进行区域(qy)填充：n n图示：第27页/共59页第二十七页，共59页。例题：例题：7.6 形态学区域形态学区域(qy)填填充充 图图9.16(a)9.16(a)显示了在球体中选择显示了在球体中选择(xu(xu nz)nz)的一个点，的一个点，(b)(b)显示了填充的结果，显示了填充的结果，(c)(c)显示了填充显示了填充所有球体后的结果。所有球体后的结果。第28页/共59页第二十八页，共59页。7.5.3 7.5.3

13、 连通分量连通分量(fn ling)(fn ling)的的提取提取n n使用(shyng)迭代法进行连通分量的提取：n n图示：n n 第29页/共59页第二十九页，共59页。例题：例题：例题：例题：7.7 7.7 使用连通分量使用连通分量使用连通分量使用连通分量(fn ling)(fn ling)检测包装食物中的外来物检测包装食物中的外来物检测包装食物中的外来物检测包装食物中的外来物 图图9.18(a)9.18(a)显示了一幅含有碎骨的鸡胸显示了一幅含有碎骨的鸡胸X X光图像。光图像。(b)(b)将骨头从背景将骨头从背景(bijng)(bijng)中提取出来的二值图像。中提取出来的二值图像。

14、(c)(c)显示了腐蚀的结果。显示了腐蚀的结果。(d)(d)列出了列出了提取的结果。提取的结果。第30页/共59页第三十页，共59页。7.5.47.5.4 凸壳凸壳n n计算(j sun)凸壳C(A)的计算(j sun)公式：*第31页/共59页第三十一页，共59页。n n图示：第32页/共59页第三十二页，共59页。对图9.19使用限制(xinzh)的结果：第33页/共59页第三十三页，共59页。7.5.57.5.5 细化细化n n细化定义(dngy)：n n 或：第34页/共59页第三十四页，共59页。n n图示：第35页/共59页第三十五页，共59页。7.5.67.5.6 粗化粗化n n

15、粗化定义(dngy)：n n 或：第36页/共59页第三十六页，共59页。n n图示：第37页/共59页第三十七页，共59页。7.5.7 7.5.7 骨架骨架(gji)(gji)n n求骨架(gji)S(A)的表达式:第38页/共59页第三十八页，共59页。n n图示：第39页/共59页第三十九页，共59页。例题：例题：例题：例题：7.87.8计算计算计算计算(j sun)(j sun)简单图形的骨架简单图形的骨架简单图形的骨架简单图形的骨架图图9.249.24说明了刚才说明了刚才(gngci)(gngci)讨论的概念讨论的概念第40页/共59页第四十页，共59页。7.5.8 7.5.8 裁剪

16、裁剪(cijin)(cijin)n n裁剪(cijin)过程：第41页/共59页第四十一页，共59页。n n图示：第42页/共59页第四十二页，共59页。7.5.9 7.5.9 关于关于(guny)(guny)二值图像二值图像的形态学运算总结的形态学运算总结n n结构元素(yun s)的基本类型第43页/共59页第四十三页，共59页。n n形态学n n 操作(cozu)第44页/共59页第四十四页，共59页。第45页/共59页第四十五页，共59页。第46页/共59页第四十六页，共59页。7.6 7.6 灰度级图像灰度级图像(t xin)(t xin)扩扩展展n n信号(xnho)移位：F(z)

17、x=f(z-x)n n偏移：（F+y)(z)=f(z)+y第47页/共59页第四十七页，共59页。7.6.1 7.6.1 膨胀膨胀(png zhng)(png zhng)n n灰度膨胀(png zhng)：第48页/共59页第四十八页，共59页。7.6.2 7.6.2 腐蚀腐蚀(fsh)(fsh)n n灰度腐蚀(fsh)：n n灰度膨胀和腐蚀(fsh)的对偶性：第49页/共59页第四十九页，共59页。例题：例题：7.9 灰度图像的膨胀和腐灰度图像的膨胀和腐蚀蚀(fsh)的说明的说明 图图9.29(a)9.29(a)为一幅为一幅512512 512512 大小的灰度图像，大小的灰度图像，(b)(

18、b)为用为用“平顶平顶”结构元素对图像进行膨胀的结果结构元素对图像进行膨胀的结果(ji gu(ji gu)，(c)(c)为对为对原图进行腐蚀的结果原图进行腐蚀的结果(ji gu(ji gu)。变亮消除(xioch)/减弱暗的细节变暗消除/减弱亮的细节第50页/共59页第五十页，共59页。7.6.3 7.6.3 开操作开操作(cozu)(cozu)和闭操和闭操作作(cozu)(cozu)n n开操作(cozu)：n n闭操作(cozu)：n n开操作(cozu)和闭操作(cozu)的对偶性：第51页/共59页第五十一页，共59页。n n图示：第52页/共59页第五十二页，共59页。例题：例题：7

19、.10 灰度级的开操作灰度级的开操作(cozu)和闭操作和闭操作(cozu)的说的说明明 图图9.31(a)9.31(a)显示了使用与图显示了使用与图9.29(a)9.29(a)中相同的结构元素对图像中相同的结构元素对图像(t xin(t xin)9.29(a)9.29(a)进行开操作的结果。进行开操作的结果。(b)(b)显示了进行闭操作的结果。显示了进行闭操作的结果。第53页/共59页第五十三页，共59页。7.6.4 7.6.4 灰度级形态学的一些灰度级形态学的一些(yxi)(yxi)应用应用n n形态学图像(t xin)平滑处理n n 先开操作，再闭操作：消除(xioch)/减弱人为的亮和暗的细节第54页/共59页第五十四页，共59页。n n形态学图像(t xin)梯度n n 定义：n n 图示：第55页/共59页第五十五页，共59页。n nTop-hat变换(binhun)可增强阴影细节n n 定义：n n 图示：第56页/共59页第五十六页，共59页。n n纹理(wnl)分割n n 图示：第57页/共59页第五十七页，共59页。n n粒度(l d)测定n n 图示：第58页/共59页第五十八页，共59页。感谢您的观看感谢您的观看(gunkn)！第59页/共59页第五十九页，共59页。