本文分享自华为云社区《[Python 图像处理] 九。形态学之图像开运算、闭运算、梯度运算》，作者：eastmount。
数学形态学（Mathematical morphology）是一门建立在格论和拓扑学基础之上的图像分析学科，是数学形态学图像处理的基本理论。其基本的运算包括：腐蚀和膨胀、开运算和闭运算、骨架抽取、极限腐蚀、击中击不中变换、形态学梯度、Top-hat 变换、颗粒分析、流域变换等。
本篇文章主要讲解 Python 调用 OpenCV 实现图像形态学转化，包括图像开运算、图像闭运算和梯度运算，基础性知识希望对您有所帮助。
- 1. 图像开运算
- 2. 图像闭运算
- 3. 图像梯度运算
一。图像开运算
1. 基本原理
图像开运算是图像依次经过腐蚀、膨胀处理后的过程。图像被腐蚀后，去除了噪声，但是也压缩了图像；接着对腐蚀过的图像进行膨胀处理，可以去除噪声，并保留原有图像。如下图所示：
开运算 (img) = 膨胀 ( 腐蚀 (img) )
下图是 hanshanbuleng 博主提供的开运算效果图，推荐大家学习他的文章。
https://blog.csdn.net/hanshanbuleng/article/details/80657148
2. 函数原型
图像开运算主要使用的函数 morphologyEx，它是形态学扩展的一组函数，其参数 cv2.MORPH_OPEN 对应开运算。其原型如下：
dst = cv2.morphologyEx(src, cv2.MORPH_OPEN, kernel)
参数 dst 表示处理的结果，src 表示原图像，cv2.MORPH_OPEN 表示开运算，kernel 表示卷积核。下图表示 5*5 的卷积核，可以采用函数 np.ones ((5,5), np.uint8) 构建。
运行结果如下图所示：
3. 代码实现
完整代码如下所示：
#encoding:utf-8import cv2 import numpy as np #读取图片 src = cv2.imread('test01.png', cv2.IMREAD_UNCHANGED) #设置卷积核 kernel = np.ones((5,5), np.uint8) #图像开运算 result = cv2.morphologyEx(src, cv2.MORPH_OPEN, kernel) #显示图像 cv2.imshow("src", src) cv2.imshow("result", result) #等待显示 cv2.waitKey(0) cv2.destroyAllWindows()
复制代码输出结果如下图所示，可以看到噪声已经被去除了。
但是结果 result 中仍然有部分噪声，如果想去除更彻底将卷积设置为 10*10 的。
kernel = np.ones((10,10), np.uint8)result = cv2.morphologyEx(src, cv2.MORPH_OPEN, kernel)
复制代码
二。图像闭运算
1. 基本原理
图像闭运算是图像依次经过膨胀、腐蚀处理后的过程。图像先膨胀，后腐蚀，它有助于关闭前景物体内部的小孔，或物体上的小黑点。如下图所示：
闭运算 (img) = 腐蚀 ( 膨胀 (img) )
下图是 hanshanbuleng 博主提供的开运算效果图，推荐大家学习他的文章。
2. 函数原型
图像闭运算主要使用的函数 morphologyEx，其原型如下：
dst = cv2.morphologyEx(src, cv2.MORPH_CLOSE, kernel)
参数 dst 表示处理的结果，src 表示原图像， cv2.MORPH_CLOSE 表示闭运算，kernel 表示卷积核。下图表示 5*5 的卷积核，可以采用函数 np.ones ((5,5), np.uint8) 构建。
运行结果如下图所示：
3. 代码实现
完整代码如下所示：
#encoding:utf-8import cv2 import numpy as np #读取图片 src = cv2.imread('test03.png', cv2.IMREAD_UNCHANGED) #设置卷积核 kernel = np.ones((10,10), np.uint8) #图像闭运算 result = cv2.morphologyEx(src, cv2.MORPH_CLOSE, kernel) #显示图像 cv2.imshow("src", src) cv2.imshow("result", result) #等待显示 cv2.waitKey(0) cv2.destroyAllWindows()
复制代码输出结果如下图所示，可以看到中间的噪声去掉。
三。图像梯度运算
1. 基本原理
图像梯度运算是膨胀图像减去腐蚀图像的结果，得到图像的轮廓，其中二值图像 1 表示白色点，0 表示黑色点。如下图所示：
梯度运算 (img) = 膨胀 (img) - 腐蚀 (img)
2. 函数原型
图像梯度运算主要使用的函数 morphologyEx，参数为 cv2.MORPH_GRADIENT。其原型如下：
dst = cv2.morphologyEx(src, cv2.MORPH_GRADIENT, kernel)
参数 dst 表示处理的结果，src 表示原图像， cv2.MORPH_GRADIENT 表示梯度运算，kernel 表示卷积核。5*5 的卷积核可以采用函数 np.ones ((5,5), np.uint8) 构建。
运行结果如下图所示：
3. 代码实现
完整代码如下所示：
#encoding:utf-8import cv2 import numpy as np #读取图片 src = cv2.imread('test04.png', cv2.IMREAD_UNCHANGED) #设置卷积核 kernel = np.ones((10,10), np.uint8) #图像闭运算 result = cv2.morphologyEx(src, cv2.MORPH_GRADIENT, kernel) #显示图像 cv2.imshow("src", src) cv2.imshow("result", result) #等待显示 cv2.waitKey(0) cv2.destroyAllWindows()
复制代码输出结果如下图所示，可以看到中间的噪声去掉。
该系列在 github 所有源代码：https://github.com/eastmountyxz/ImageProcessing-Python
本文摘录自 eastmount X 华为云开发者社区联合出品的电子书《从零到一・Python 图像处理及识别》。点击免费下载电子书《从零到一・Python 图像处理及识别》
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