數(shù)字圖像處理7章ppt課件

1、第七章第七章 形態(tài)學(xué)處理形態(tài)學(xué)處理n什么是形態(tài)學(xué)處理什么是形態(tài)學(xué)處理Mathematical Morphology）n基本處理定義基本處理定義n形態(tài)學(xué)變換形態(tài)學(xué)變換n形態(tài)學(xué)變換的應(yīng)用形態(tài)學(xué)變換的應(yīng)用7. 1 什么是形態(tài)學(xué)處理什么是形態(tài)學(xué)處理n概念概念 n形態(tài)學(xué)：生物學(xué)的一個(gè)分支，主要研究動(dòng)植物的形態(tài)和結(jié)構(gòu)。形態(tài)學(xué)：生物學(xué)的一個(gè)分支，主要研究動(dòng)植物的形態(tài)和結(jié)構(gòu)。n數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)：一種數(shù)學(xué)工具，數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的語言是集合論，集數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)：一種數(shù)學(xué)工具，數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的語言是集合論，集合表示圖像中的對象。合表示圖像中的對象。n形態(tài)學(xué)處理：是針對二值圖像繼而針對任意圖像依據(jù)數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)處理：是針對二值圖像繼而針對任

2、意圖像依據(jù)數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)形態(tài)學(xué)( Mathematical Morphology)的集合論方法發(fā)展起來的的集合論方法發(fā)展起來的獨(dú)特的圖像處理和分析方法。獨(dú)特的圖像處理和分析方法。n目的：提取圖像中描述區(qū)域和形狀的有用圖像分量，進(jìn)而研究目的：提取圖像中描述區(qū)域和形狀的有用圖像分量，進(jìn)而研究數(shù)字圖像中物體目標(biāo)的結(jié)構(gòu)及拓?fù)潢P(guān)系。數(shù)字圖像中物體目標(biāo)的結(jié)構(gòu)及拓?fù)潢P(guān)系。n運(yùn)用：圖像增強(qiáng)、分割、恢復(fù)、邊緣檢測、紋理分析等領(lǐng)域。運(yùn)用：圖像增強(qiáng)、分割、恢復(fù)、邊緣檢測、紋理分析等領(lǐng)域。n思想思想n基于基于“結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)單元”（Structure ElementStructure Element操作，操作，在每個(gè)像素位

3、置上它與二值圖像對應(yīng)的區(qū)域進(jìn)行在每個(gè)像素位置上它與二值圖像對應(yīng)的區(qū)域進(jìn)行特定的邏輯運(yùn)算，邏輯運(yùn)算的結(jié)果為輸出圖像的特定的邏輯運(yùn)算，邏輯運(yùn)算的結(jié)果為輸出圖像的相應(yīng)像素。相應(yīng)像素。n形態(tài)學(xué)運(yùn)算的效果取決于結(jié)構(gòu)單元的大小、內(nèi)容形態(tài)學(xué)運(yùn)算的效果取決于結(jié)構(gòu)單元的大小、內(nèi)容以及邏輯運(yùn)算的性質(zhì)。以及邏輯運(yùn)算的性質(zhì)。 7.2 基本處理定義基本處理定義n1、包含、擊中、擊不中、包含、擊中、擊不中,;NA BEABBAABBA HITBABA MISSBA 為物體， 為結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)單元 包含于 ，記作；結(jié)構(gòu)單元 擊中，記作結(jié)構(gòu)單元 擊不中，n2、平移、平移translation） ,0,1 , 1,1 , 2,1

4、 , 2,2 , 3,0,0,10,2 , 1,2 , 2,2 , 2,3 , 3,1NxNxBxA xEAxAAcEcaxaAAxBAxA ， 平移 記作 ，定義為其中表示時(shí)的平移。例：則A物體，物體，x結(jié)構(gòu)單元。結(jié)構(gòu)單元。在平移運(yùn)算中通常為在平移運(yùn)算中通常為1個(gè)點(diǎn)。個(gè)點(diǎn)。YxA AB BA AB B(平移)(平移)A AB BA BA B(擴(kuò)張)(擴(kuò)張)Yx有針對多個(gè)點(diǎn)的平移嗎？有針對多個(gè)點(diǎn)的平移嗎？n3、擴(kuò)張、擴(kuò)張dilation） ,0,1 , 1,1 , 2,1 , 2,2 , 3,00,0 , 0,10,1 , 1,1 , 2,1 , 2,2 , 3,0 , 0,2 , 1,2 ,

5、 2,2 , 2,3 , 3,1NbaABABABcEcabaAbBABAbBABABABABABA定義 用 結(jié)構(gòu)單元擴(kuò)張記作，定義為或例：則的意義 用 擴(kuò)張，即所有 的點(diǎn)集使擊中 且交集非零。YXA AB BA BA B(擴(kuò)張)(擴(kuò)張)A AB BA BA B(腐蝕)(腐蝕)YX擴(kuò)張的反運(yùn)算存在嗎？擴(kuò)張的反運(yùn)算存在嗎？n4、腐蝕、腐蝕erosion） ,:1,0 , 1,1 , 1,2 , 1,3 , 1,4 , 1,5 , 2,1 , 3,1 , 4,1 , 5,10,0 , 0,11,0 , 1,1 , 1,2 , 1,3 , 1,4NcABA BA BcEcbAbBA Bc BAABA

6、 B 定義 用 結(jié)構(gòu)單元腐蝕為其意義為或例則n5、腐蝕與擴(kuò)張并不互為逆運(yùn)算，但有下列性、腐蝕與擴(kuò)張并不互為逆運(yùn)算，但有下列性質(zhì)：質(zhì)： , , , aaABABABBABABABBA BA BACBA BC BA BBABBABBABBAAA BABBAAABABBBBA BA BAA分配率:迭代性：單調(diào)增加性：若則若則若則對偶性：若cccAABA B為 的補(bǔ)集 n6、不同結(jié)構(gòu)單元對腐蝕和擴(kuò)張的影響、不同結(jié)構(gòu)單元對腐蝕和擴(kuò)張的影響E1=3*3方形結(jié)構(gòu)單元方形結(jié)構(gòu)單元原圖原圖E1擴(kuò)張后圖像擴(kuò)張后圖像 E1腐蝕后圖像腐蝕后圖像E1=5*5方形結(jié)構(gòu)單元方形結(jié)構(gòu)單元原圖原圖E2擴(kuò)張后圖像擴(kuò)張后圖像 E2

7、腐蝕后圖像腐蝕后圖像7. 3 形態(tài)學(xué)變換形態(tài)學(xué)變換n1、結(jié)構(gòu)開、結(jié)構(gòu)開open變換變換n定義：定義：n意義：先腐蝕然后再擴(kuò)張；意義：先腐蝕然后再擴(kuò)張；n目的：目的：n使輪廓平滑，抑制使輪廓平滑，抑制A物體邊界的小離散點(diǎn)物體邊界的小離散點(diǎn)或尖峰，在研究物體的形態(tài)分布時(shí)常用?；蚣夥澹谘芯课矬w的形態(tài)分布時(shí)常用。n用來消除小物體、在纖細(xì)點(diǎn)處分離物體、用來消除小物體、在纖細(xì)點(diǎn)處分離物體、平滑較大物體的邊界的同時(shí)并不明顯改變平滑較大物體的邊界的同時(shí)并不明顯改變其面積。其面積。A BA BBA AB BA AB BLenna Sobel邊界的邊界的二值圖像二值圖像Lenna Open變換后的變換后的二值圖

8、像二值圖像n2結(jié)構(gòu)閉結(jié)構(gòu)閉close變換變換n定義：定義：n意義：先擴(kuò)張?jiān)俑g；意義：先擴(kuò)張?jiān)俑g；n目的：用來填充物體內(nèi)細(xì)小空洞、連接目的：用來填充物體內(nèi)細(xì)小空洞、連接鄰近物體、平滑其邊界的同時(shí)并不明顯鄰近物體、平滑其邊界的同時(shí)并不明顯改變其面積。改變其面積。A BABBA AB BA AB BA AB BLenna Sobel邊界的邊界的二值圖像二值圖像Lenna Close變換后的變換后的二值圖像二值圖像n3、交變序列濾波器、交變序列濾波器ASF）n（1開運(yùn)算對并噪聲的濾波作用開運(yùn)算對并噪聲的濾波作用n未被噪聲污染的圖像未被噪聲污染的圖像Sn噪聲圖像噪聲圖像Nn被噪聲污染的圖像被噪聲污染

9、的圖像SNS BSNBSN因?yàn)橐虼藶V波后的圖象在非噪聲污染圖象和噪聲污染圖象之間SNN結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)單元BSNBS（2閉運(yùn)算對差噪聲的濾波作用閉運(yùn)算對差噪聲的濾波作用未被噪聲污染的圖像未被噪聲污染的圖像S噪聲圖像噪聲圖像N被噪聲污染的圖像被噪聲污染的圖像SNSNSN結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)單元B BSNB（3交變序列濾波器交變序列濾波器在在ASF方法中，開方法中，開-閉濾波器或閉閉濾波器或閉-開序列交替執(zhí)行；開序列交替執(zhí)行；初始時(shí)，采用較小的結(jié)構(gòu)單元；然后逐步增加結(jié)構(gòu)單元初始時(shí)，采用較小的結(jié)構(gòu)單元；然后逐步增加結(jié)構(gòu)單元的尺寸；的尺寸；方法在某個(gè)尺寸的結(jié)構(gòu)單元終止，否則將毀壞圖像；方法在某個(gè)尺寸的結(jié)構(gòu)單元終止

10、，否則將毀壞圖像；結(jié)構(gòu)單元尺寸的最優(yōu)化算法是目前研究的熱點(diǎn)。結(jié)構(gòu)單元尺寸的最優(yōu)化算法是目前研究的熱點(diǎn)。n4、擊中擊不中、擊中擊不中HIT-MISS變換變換n擊中擊不中變換擊中擊不中變換HMT需要兩個(gè)結(jié)構(gòu)單元需要兩個(gè)結(jié)構(gòu)單元w和和b，合成一個(gè)結(jié)構(gòu)元素對合成一個(gè)結(jié)構(gòu)元素對B=（w，b）。一個(gè)探測圖像內(nèi)）。一個(gè)探測圖像內(nèi)部，另一個(gè)探測圖像外部。部，另一個(gè)探測圖像外部。n定義：定義：n其中其中Bw要求擊中的部分，要求擊中的部分，Bb要求擊不中的部分。要求擊不中的部分。n目的：用于精確檢測圖像目的：用于精確檢測圖像A中結(jié)構(gòu)元素中結(jié)構(gòu)元素B的位置，或的位置，或從圖從圖A中檢索中檢索B目標(biāo)時(shí)使用。目標(biāo)時(shí)使用

11、。 ,cwbcwbwbABa BaA BaAA BABA BAB7. 4 形態(tài)學(xué)變換的應(yīng)用形態(tài)學(xué)變換的應(yīng)用n1、圖像細(xì)化、圖像細(xì)化n定義：定義：2KABAABBBB1更一般地，利用結(jié)構(gòu)對序列、 、迭代地產(chǎn)生輸出序列，直至輸出結(jié)果不再變化通常使用八個(gè)方向結(jié)構(gòu)對進(jìn)行細(xì)化通常使用八個(gè)方向結(jié)構(gòu)對進(jìn)行細(xì)化S1:1,2S1:1,2S SS1:3S1:3S1:4S1:4S1:6,7,8S1:6,7,8S1:5S1:5S2:1,2S2:1,2S2:3,4S2:3,4S2:5S2:5S2:6,7,8S2:6,7,8S3:1S3:1細(xì)化細(xì)化LennaLenna的的二值圖像二值圖像n2、粗化、粗化Thick）n定義：定義：A BAAB粗化粗化LennaLenna的的二值圖像二值圖像n3、骨架、骨架Skeleton）n定義：與細(xì)化的不同在于拐角處，骨架延伸到邊定義：與細(xì)化的不同在于拐角處，骨架延伸到邊界。界。Lenna的骨的骨架二值圖像架二值圖像n4、其他運(yùn)算、其他運(yùn)算n收縮