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1、数字图像处理形态学数字图像处理形态学第1页，本讲稿共25页第八章第八章 图像的形态学操作图像的形态学操作n n形态学处理的数学基础n n形态学处理的一般方法（二值图像）n n形态学处理图像的应用n n形态学图像处理的发展前景第2页，本讲稿共25页n n数学形态学n n基于图像的几何拓扑结构来处理图像基于图像的几何拓扑结构来处理图像n n这是一种全新的处理方法数学形态学方法（这是一种全新的处理方法数学形态学方法（Mathematical Morphology Mathematical Morphology）提取骨架细化第3页，本讲稿共25页n n数学形态学是新兴的图像处理与分析方法;n n196
2、4年法国和德国的科学家在研究岩石结构时建立的;n n其应用几乎涵盖了图像处理的所有领域，在图像检测、生物医学图像分析、机器视觉等方面取得了非常成功的应用。第4页，本讲稿共25页n n形态学的数学基础和所用语言是集合论n n它具有完备的数学基础，这为形态学用于图像分析它具有完备的数学基础，这为形态学用于图像分析和处理、形态滤波器的特性分析和系统设计奠定了和处理、形态滤波器的特性分析和系统设计奠定了坚实的基础坚实的基础第5页，本讲稿共25页n n1.元素（element）n n设有一幅图象X，若点a在X的区域以内，则称a为X的元素，记作aX第6页，本讲稿共25页n n2结构元素（structure
3、 element）n n设有两幅图象B，X。若X是被处理的对象，而B是用来处理X的，则称B为结构元素，又被形象地称做刷子。结构元素通常都是一些比较小的图象。第7页，本讲稿共25页n n3.B包含于X（included in）n n设有两幅图象B，X。对于B中所有的元素bi i，都有，都有b bi iX，则称B包含于X，记作第8页，本讲稿共25页4.B击中X（hit）设有两幅图象B，X。若存在这样一个点，它既是B的元素，又是X的元素，则称B击中X，记作BX，第9页，本讲稿共25页n nB击不中X（miss）n n设有两幅图象B，X。若不存在任何既是B的元素，又是X的元素的点，则称B不击中X，记作
4、BX=，其中是集合运算相交的符号，表示空集。第10页，本讲稿共25页n n形态学操作是由一组形态学代数运算子组成的，它的基本运算有4个：n n膨胀（或扩张）-Dilatingn n腐蚀（或侵蚀）-Erodingn n开启（开运算）-Openingn n闭合（闭运算）-Closing第11页，本讲稿共25页n n腐蚀腐蚀n n把结构元素把结构元素B B平移平移a a后后得到得到BaBa，若，若BaBa包含于包含于X X，我们记下这个，我们记下这个a a点，点，所有满足上述条件的所有满足上述条件的a a点组成的集合称做点组成的集合称做X X被被B B腐蚀的结果。用公式腐蚀的结果。用公式表示为：表示
5、为：第12页，本讲稿共25页原文字图象原文字图象腐蚀处理后的文字图象腐蚀处理后的文字图象第13页，本讲稿共25页n n膨胀n n膨胀可以看做是腐蚀的对膨胀可以看做是腐蚀的对偶运算偶运算n n把结构元素把结构元素B B平移平移a a后得到后得到BaBa，若，若BaBa击中击中X X，我们记下这，我们记下这个个a a点，所有满足上述条件点，所有满足上述条件的的a a点组成的集合称做点组成的集合称做X X被被B B膨胀的结果。用公式表示为：膨胀的结果。用公式表示为：第14页，本讲稿共25页原文字图象原文字图象膨胀处理后的文字图象膨胀处理后的文字图象第15页，本讲稿共25页n n开运算与闭运算n n先
6、腐蚀后膨胀称为开运算，其公式为：先腐蚀后膨胀称为开运算，其公式为：n n先膨胀后腐蚀称为闭运算，其公式为：先膨胀后腐蚀称为闭运算，其公式为：第16页，本讲稿共25页机场跑道检测机场原图机场原图圆盘开运算圆盘开运算 阈值，红色即标记阈值，红色即标记的阈值上点的阈值上点细化：红色细化到端点检测：绿色开运算：蓝色重建重建门限阈值确定门限阈值确定第17页，本讲稿共25页形态学用于灰度图像边缘检测处理原始遥感图像形态学灰度边缘检测结果传统Laplace 算子结果传统sobel 算子结果第18页，本讲稿共25页消除城市地图中道路上的文字噪声消除城市地图中道路上的文字噪声 地图的原图形态梯度效果图 梯度消除
7、文字效果图二值化效果图第19页，本讲稿共25页形态学应用与图像分割形态学应用与图像分割免疫组化鳞癌核染色细胞 免疫组化胞核染色细胞 金相图片分析 球墨图象分析 医学图象分割（细胞提取）是整个医学图像自动化形态学分析过程中的第一步，也是最关键的步骤之一，其分割的准确性直接影响着后期图像分析和识别等过程的精度。结合色度学和数学形态学对不同背景粘连细胞图象分割可以达到较好的效果第20页，本讲稿共25页形态学应用与图像分割形态学图像分割常用的处理算法是分水岭法（watershed），上图就是用分水岭法处理的脑部磁共振 图像，可以看出分水岭法直接用于提取细胞图象有些过分割，所以上页展示的分割算法是有标记
8、的分水岭算法。第21页，本讲稿共25页电路板原始图像（已二值化）细化后的电路板图像图像的细化图像的细化第22页，本讲稿共25页n n形态学图像处理的发展前景n n经过30多年的发展，数学形态学无论在理论方面还是在应用方面(尤其是在视觉检测方面)都取得了举世瞩目的成就。然而，作为人工视觉的一种方法，数学形态学在把握自然景物的含义，以及人类思维的符号描述方面尚显得不够有力，有待于进一步发展。第23页，本讲稿共25页n n目前数学形态学的发展特点两个显著的发展趋势，第一个是致力于运动分析，包括编码与运动景物描述；第二个是算法与硬件结构的协调发展，及用于处理数值函数的形态学算子的开发与设计。第24页，本讲稿共25页重要术语重要术语n n形态学 MorphologyMorphologyn n结构元素结构元素structure elementstructure elementn n腐蚀腐蚀ErosionErosionn n膨胀膨胀 dilation dilationn n开运算和闭运算开运算和闭运算open&closeopen&close第25页，本讲稿共25页