数字图像处理数学形态学
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数字图像处理中的形态学运算数字图像处理是将数字化的图像进行计算机处理,得到具有特定目标的图像。
图像处理的基本操作包括获取,存储,处理和输出图像。
形态学运算作为重要的数字图像处理操作之一,在形状分析,边缘检测,形态分割等方面有广泛的应用。
本文将详细介绍数字图像处理中的形态学运算。
形态学运算的定义形态学运算是用来描绘和描述图像中形状及其集合的一种方法。
在数字图像处理中,形态学运算主要是针对二值化图像进行的。
其思想主要来自于人类视觉系统对视觉图像的处理。
形态学运算基于几何变换来改变图像形状,其中两个最基本的操作是膨胀和腐蚀。
通过这些操作,可以有效地改变二值图像的形状和结构,以便更好地实现后续的图像处理。
形态学运算的基本操作二值图像是数字图像处理的基础,它只包含黑色和白色两种像素值。
形态学运算在二值图像处理中有着广泛的应用。
其中,最基本的操作是膨胀和腐蚀。
1. 腐蚀运算:腐蚀运算可以使二值图像中较细小的物体或小的空洞消失,从而改变图像的形态。
腐蚀的原理是在图像的每个像素上取邻域内的最小值,并将结果作为原像素的新值。
这样可以使图像中的较小的物体减小尺寸,或将相邻的物体连接在一起。
腐蚀操作对于去除噪声,分割图像等方面都有着重要的作用。
2. 膨胀运算:膨胀运算可以使二值图像中的目标变得更加清晰,从而改变图像的形态。
膨胀的原理是在图像的每个像素上取邻域内的最大值,并将结果作为原像素的新值。
这样可以使物体变大或者连接相邻的物体。
膨胀操作对于填补空洞、装配物融合等方面也有着重要的作用。
3. 开运算:开运算是先进行腐蚀操作,再进行膨胀操作。
开运算可以消除小的物体、噪声和空洞,同时保留大物体的轮廓。
开运算对于减小器官、肿瘤分割等方面都有着重要的作用。
4. 闭运算:闭运算是先进行膨胀操作,再进行腐蚀操作。
闭运算可以填补小的空洞和连接裂缝,同时平滑图像的轮廓。
闭运算对于血管探测和肺部分割等方面都有着重要的作用。
形态学运算的实际应用形态学运算在数字图像处理中有着广泛的应用。
实验四:数学形态学及其应用1.实验目的1.了解二值形态学的基本运算2.掌握基本形态学运算的实现3.了解形态操作的应用2.实验基本原理腐蚀和膨胀是数学形态学最基本的变换,数学形态学的应用几乎覆盖了图像处理的所有领域,给出利用数学形态学对二值图像处理的一些运算。
膨胀就是把连接成分的边界扩大一层的处理。
而收缩则是把连接成分的边界点去掉从而缩小一层的处理。
二值形态学I(x,y), T(i,j)为 0/1图像Θ腐蚀:[]),(&),(),)((),(0,j i T j y i x I AND y x T I y x E mj i ++=Θ==膨胀:[]),(&),(),)((),(0,j i T j y i x I OR y x T I y x D mj i ++=⊕==灰度形态学 T(i,j)可取10以外的值 腐蚀:[]),(),(min ),)((),(1,0j i T j y i x I y x T I y x E m j i -++=Θ=-≤≤膨胀:[]),(),(max ),)((),(1,0j i T j y i x I y x T I y x D m j i +++=⊕=-≤≤1.腐蚀Erosion:{}x B x B X x ⊂=Θ:1B 删两边 2B 删右上图5-1 剥去一层(皮)2.膨胀Dilation:{}X B x B X x ↑⊕:=1B 补两边2B 补左下图5-2 添上一层(漆)3.开运算open :B B X ⊕Θ=)(X B4.闭close :∨Θ⊕=B B X XB)(5.HMT(Hit-Miss Transform:击中——击不中变换) 条件严格的模板匹配),(21T T T =模板由两部分组成。
1T :物体,2T :背景。
{}C x x i X T X T X T X ⊂⊂=⊗21,图5-3 击不中变换示意图性质:(1)φ=2T 时,1T X T X Θ=⊗ (2))()()(21T X T X T X C Θ⋂Θ=⊗ C T X T X )()(21Θ⋂Θ=)/()(21T X T X ΘΘ=6.细化/粗化 (1)细化(Thin )C T X X T X XoT )(/⊗⋂=⊗=去掉满足匹配条件的点。
实验五: 图像分割与边缘检测一.实验目的1. 理解图像分割的基本概念;2. 理解图像边缘提取的基本概念;3. 掌握进行边缘提取的基本方法;4. 掌握用阈值法进行图像分割的基本方法。
二.实验基本原理 ●图象边缘检测图像理解是图像处理的一个重要分支,研究为完成某一任务需要从图像中提取哪些有用的信息,以及如何利用这些信息解释图像。
边缘检测技术对于处理数字图像非常重要,因为边缘是所要提取目标和背景的分界线,提取出边缘才能将目标和背景区分开来。
在图像中,边界表明一个特征区域的终结和另一个特征区域的开始,边界所分开区域的内部特征或属性是一致的,而不同的区域内部的特征或属性是不同的,边缘检测正是利用物体和背景在某种图像特性上的差异来实现的,这些差异包括灰度,颜色或者纹理特征。
边缘检测实际上就是检测图像特征发生变化的位置。
图象边缘检测必须满足两个条件:一能有效地抑制噪声;二必须尽量精确确定边缘的位置。
由于噪声和模糊的存在,检测到的边界可能会变宽或在某些点处发生间断,因此,边界检测包括两个基本内容:首先抽取出反映灰度变化的边缘点,然后剔除某些边界点或填补边界间断点,并将这些边缘连接成完整的线。
边缘检测的方法大多数是基于方向导数掩模求卷积的方法。
导数算子具有突出灰度变化的作用,对图像运用导数算子,灰度变化较大的点处算得的值比较高,因此可将这些导数值作为相应点的边界强度,通过设置门限的方法,提取边界点集。
一阶导数与是最简单的导数算子,它们分别求出了灰度在x 和y 方向上的变化率,而方向α上的灰度变化率可以用相应公式进行计算;对于数字图像,应该采用差分运算代替求导。
一幅数字图像的一阶导数是基于各种二维梯度的近似值。
图像f(x,y)在位置(x,y)的梯度定义为下列向量:G[f(x,y)]=[]在边缘测中,一般用这个向量的大小,f ∇用表示2/122][Gy Gx f +=∇ 函数f 在某点的方向导数取得最大值的方向是,方向导数的最大值是称为梯度模。