opencv 4 图像处理（2 形态学滤波：腐蚀与膨胀，开运算、闭运算、形态学梯度、顶帽、黑帽）

腐蚀与膨胀

膨胀（求局部最大值）（dilate函数）

#include <opencv2/core/core.hpp>
#include <opencv2/highgui/highgui.hpp>
#include <opencv2/imgproc/imgproc.hpp>
#include <iostream>

//-----------------------------------【命名空间声明部分】---------------------------------------
//	描述：包含程序所使用的命名空间
//-----------------------------------------------------------------------------------------------
using namespace std;
using namespace cv;

//-----------------------------------【main( )函数】--------------------------------------------
//	描述：控制台应用程序的入口函数，我们的程序从这里开始
//-----------------------------------------------------------------------------------------------
int main()
{

	//载入原图
	Mat image = imread("1.jpg");

	//创建窗口
	namedWindow("【原图】膨胀操作");
	namedWindow("【效果图】膨胀操作");

	//显示原图
	imshow("【原图】膨胀操作", image);

	//进行膨胀操作
	Mat element = getStructuringElement(MORPH_RECT, Size(15, 15));
	Mat out;
	dilate(image, out, element);

	//显示效果图
	imshow("【效果图】膨胀操作", out);

	waitKey(0);

	return 0;
}

腐蚀（求局部最小值）(erode)

#include <opencv2/highgui/highgui.hpp>
#include <opencv2/imgproc/imgproc.hpp>
using namespace cv;

//-----------------------------------【main( )函数】--------------------------------------------
//	描述：控制台应用程序的入口函数，我们的程序从这里开始
//-----------------------------------------------------------------------------------------------
int main()
{
	//载入原图
	Mat srcImage = imread("1.jpg");
	//显示原图
	imshow("【原图】腐蚀操作", srcImage);
	//进行腐蚀操作
	Mat element = getStructuringElement(MORPH_RECT, Size(15, 15));
	Mat dstImage;
	erode(srcImage, dstImage, element);
	//显示效果图
	imshow("【效果图】腐蚀操作", dstImage);
	waitKey(0);

	return 0;
}

腐蚀与膨胀滑动条实例

#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <opencv2/highgui/highgui.hpp>
#include <opencv2/imgproc/imgproc.hpp>
#include <iostream>
using namespace std;
using namespace cv;

//-----------------------------------【全局变量声明部分】--------------------------------------
//		描述：全局变量声明
//-----------------------------------------------------------------------------------------------
Mat g_srcImage, g_dstImage;//原始图和效果图
int g_nTrackbarNumer = 0;//0表示腐蚀erode, 1表示膨胀dilate
int g_nStructElementSize = 3; //结构元素(内核矩阵)的尺寸

//-----------------------------------【全局函数声明部分】--------------------------------------
//		描述：全局函数声明
//-----------------------------------------------------------------------------------------------
void Process();//膨胀和腐蚀的处理函数
void on_TrackbarNumChange(int, void *);//回调函数
void on_ElementSizeChange(int, void *);//回调函数
void ShowHelpText();

//-----------------------------------【main( )函数】--------------------------------------------
//		描述：控制台应用程序的入口函数，我们的程序从这里开始
//-----------------------------------------------------------------------------------------------
int main()
{
	//改变console字体颜色
	system("color 2F");

	//载入原图
	g_srcImage = imread("1.jpg");
	if (!g_srcImage.data) { printf("读取srcImage错误~！ \n"); return false; }

	ShowHelpText();

	//显示原始图
	namedWindow("【原始图】");
	imshow("【原始图】", g_srcImage);

	//进行初次腐蚀操作并显示效果图
	namedWindow("【效果图】");
	//获取自定义核
	Mat element = getStructuringElement(MORPH_RECT, Size(2 * g_nStructElementSize + 1, 2 * g_nStructElementSize + 1), Point(g_nStructElementSize, g_nStructElementSize));
	erode(g_srcImage, g_dstImage, element);
	imshow("【效果图】", g_dstImage);

	//创建轨迹条
	createTrackbar("腐蚀/膨胀", "【效果图】", &g_nTrackbarNumer, 1, on_TrackbarNumChange);
	createTrackbar("内核尺寸", "【效果图】", &g_nStructElementSize, 21, on_ElementSizeChange);

	//输出一些帮助信息
	cout << endl << "\t运行成功，请调整滚动条观察图像效果~\n\n"
		<< "\t按下“q”键时，程序退出。\n";

	//轮询获取按键信息，若下q键，程序退出
	while (char(waitKey(1)) != 'q') {}

	return 0;
}

//-----------------------------【Process( )函数】------------------------------------
//		描述：进行自定义的腐蚀和膨胀操作
//-----------------------------------------------------------------------------------------
void Process()
{
	//获取自定义核
	Mat element = getStructuringElement(MORPH_RECT, Size(2 * g_nStructElementSize + 1, 2 * g_nStructElementSize + 1), Point(g_nStructElementSize, g_nStructElementSize));

	//进行腐蚀或膨胀操作
	if (g_nTrackbarNumer == 0) {
		erode(g_srcImage, g_dstImage, element);
	}
	else {
		dilate(g_srcImage, g_dstImage, element);
	}

	//显示效果图
	imshow("【效果图】", g_dstImage);
}

//-----------------------------【on_TrackbarNumChange( )函数】------------------------------------
//		描述：腐蚀和膨胀之间切换开关的回调函数
//-----------------------------------------------------------------------------------------------------
void on_TrackbarNumChange(int, void *)
{
	//腐蚀和膨胀之间效果已经切换，回调函数体内需调用一次Process函数，使改变后的效果立即生效并显示出来
	Process();
}

//-----------------------------【on_ElementSizeChange( )函数】-------------------------------------
//		描述：腐蚀和膨胀操作内核改变时的回调函数
//-----------------------------------------------------------------------------------------------------
void on_ElementSizeChange(int, void *)
{
	//内核尺寸已改变，回调函数体内需调用一次Process函数，使改变后的效果立即生效并显示出来
	Process();
}

//-----------------------------------【ShowHelpText( )函数】-----------------------------
//		 描述：输出一些帮助信息
//----------------------------------------------------------------------------------------------
void ShowHelpText()
{
	//输出欢迎信息和OpenCV版本

	printf("\n\n\t\t\t   当前使用的OpenCV版本为：" CV_VERSION);
	printf("\n\n  ----------------------------------------------------------------------------\n");
}

开运算、闭运算、形态学梯度、顶帽、黑帽（morphologyEx函数）

开运算（先腐蚀后膨胀）

闭运算（先膨胀后腐蚀）

形态学梯度（膨胀图与腐蚀图之差）

顶帽（原图像与开运算之差）

黑帽（闭运算与原图像之差）

核心API函数（morphologyEx函数）

范例

#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <opencv2/highgui/highgui.hpp>
#include <opencv2/imgproc/imgproc.hpp>
using namespace cv;

//-----------------------------------【main( )函数】------------------------------------------
//		描述：控制台应用程序的入口函数，我们的程序从这里开始
//-----------------------------------------------------------------------------------------------
int main( )
{
	//载入原始图
	Mat image = imread("1.jpg");  //工程目录下应该有一张名为1.jpg的素材图
	//创建窗口
	namedWindow("【原始图】形态学梯度");
	namedWindow("【效果图】形态学梯度");
	//显示原始图
	imshow("【原始图】形态学梯度", image);
	//定义核
	Mat element = getStructuringElement(MORPH_RECT, Size(15, 15));
	//进行形态学操作
	morphologyEx(image, image, MORPH_GRADIENT, element);
	//显示效果图
	imshow("【效果图】形态学梯度", image);  

	waitKey(0);  

	return 0;
}

综合实例

#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <opencv2/highgui/highgui.hpp>
#include <opencv2/imgproc/imgproc.hpp>
using namespace std;
using namespace cv;

//-----------------------------------【全局变量声明部分】-----------------------------------
//		描述：全局变量声明
//-----------------------------------------------------------------------------------------------
Mat g_srcImage, g_dstImage;//原始图和效果图
int g_nElementShape = MORPH_RECT;//元素结构的形状

//变量接收的TrackBar位置参数
int g_nMaxIterationNum = 10;
int g_nOpenCloseNum = 0;
int g_nErodeDilateNum = 0;
int g_nTopBlackHatNum = 0;

//-----------------------------------【全局函数声明部分】--------------------------------------
//		描述：全局函数声明
//-----------------------------------------------------------------------------------------------
static void on_OpenClose(int, void*);//回调函数
static void on_ErodeDilate(int, void*);//回调函数
static void on_TopBlackHat(int, void*);//回调函数
static void ShowHelpText();

//-----------------------------------【main( )函数】--------------------------------------------
//		描述：控制台应用程序的入口函数，我们的程序从这里开始
//-----------------------------------------------------------------------------------------------
int main()
{
	//改变console字体颜色
	system("color 2F");

	ShowHelpText();

	//载入原图
	g_srcImage = imread("1.jpg");
	if (!g_srcImage.data) { printf("Oh，no，读取srcImage错误~！ \n"); return false; }

	//显示原始图
	namedWindow("【原始图】");
	imshow("【原始图】", g_srcImage);

	//创建三个窗口
	namedWindow("【开运算/闭运算】", 1);
	namedWindow("【腐蚀/膨胀】", 1);
	namedWindow("【顶帽/黑帽】", 1);

	//参数赋值
	g_nOpenCloseNum = 9;
	g_nErodeDilateNum = 9;
	g_nTopBlackHatNum = 2;

	//分别为三个窗口创建滚动条
	createTrackbar("迭代值", "【开运算/闭运算】", &g_nOpenCloseNum, g_nMaxIterationNum * 2 + 1, on_OpenClose);
	createTrackbar("迭代值", "【腐蚀/膨胀】", &g_nErodeDilateNum, g_nMaxIterationNum * 2 + 1, on_ErodeDilate);
	createTrackbar("迭代值", "【顶帽/黑帽】", &g_nTopBlackHatNum, g_nMaxIterationNum * 2 + 1, on_TopBlackHat);

	//轮询获取按键信息
	while (1)
	{
		int c;

		//执行回调函数
		on_OpenClose(g_nOpenCloseNum, 0);
		on_ErodeDilate(g_nErodeDilateNum, 0);
		on_TopBlackHat(g_nTopBlackHatNum, 0);

		//获取按键
		c = waitKey(0);

		//按下键盘按键Q或者ESC，程序退出
		if ((char)c == 'q' || (char)c == 27)
			break;
		//按下键盘按键1，使用椭圆(Elliptic)结构元素结构元素MORPH_ELLIPSE
		if ((char)c == 49)//键盘按键1的ASII码为49
			g_nElementShape = MORPH_ELLIPSE;
		//按下键盘按键2，使用矩形(Rectangle)结构元素MORPH_RECT
		else if ((char)c == 50)//键盘按键2的ASII码为50
			g_nElementShape = MORPH_RECT;
		//按下键盘按键3，使用十字形(Cross-shaped)结构元素MORPH_CROSS
		else if ((char)c == 51)//键盘按键3的ASII码为51
			g_nElementShape = MORPH_CROSS;
		//按下键盘按键space，在矩形、椭圆、十字形结构元素中循环
		else if ((char)c == ' ')
			g_nElementShape = (g_nElementShape + 1) % 3;
	}

	return 0;
}

//-----------------------------------【on_OpenClose( )函数】----------------------------------
//		描述：【开运算/闭运算】窗口的回调函数
//-----------------------------------------------------------------------------------------------
static void on_OpenClose(int, void*)
{
	//偏移量的定义
	int offset = g_nOpenCloseNum - g_nMaxIterationNum;//偏移量
	int Absolute_offset = offset > 0 ? offset : -offset;//偏移量绝对值
	//自定义核
	Mat element = getStructuringElement(g_nElementShape, Size(Absolute_offset * 2 + 1, Absolute_offset * 2 + 1), Point(Absolute_offset, Absolute_offset));
	//进行操作
	if (offset < 0)
		//此句代码的OpenCV2版为：
		//morphologyEx(g_srcImage, g_dstImage, CV_MOP_OPEN, element);
		//此句代码的OpenCV3版为:
		morphologyEx(g_srcImage, g_dstImage, MORPH_OPEN, element);
	else
		//此句代码的OpenCV2版为：
		//morphologyEx(g_srcImage, g_dstImage, CV_MOP_CLOSE, element);
		//此句代码的OpenCV3版为:
		morphologyEx(g_srcImage, g_dstImage, MORPH_CLOSE, element);

	//显示图像
	imshow("【开运算/闭运算】", g_dstImage);
}

//-----------------------------------【on_ErodeDilate( )函数】----------------------------------
//		描述：【腐蚀/膨胀】窗口的回调函数
//-----------------------------------------------------------------------------------------------
static void on_ErodeDilate(int, void*)
{
	//偏移量的定义
	int offset = g_nErodeDilateNum - g_nMaxIterationNum;	//偏移量
	int Absolute_offset = offset > 0 ? offset : -offset;//偏移量绝对值
	//自定义核
	Mat element = getStructuringElement(g_nElementShape, Size(Absolute_offset * 2 + 1, Absolute_offset * 2 + 1), Point(Absolute_offset, Absolute_offset));
	//进行操作
	if (offset < 0)
		erode(g_srcImage, g_dstImage, element);
	else
		dilate(g_srcImage, g_dstImage, element);
	//显示图像
	imshow("【腐蚀/膨胀】", g_dstImage);
}

//-----------------------------------【on_TopBlackHat( )函数】--------------------------------
//		描述：【顶帽运算/黑帽运算】窗口的回调函数
//----------------------------------------------------------------------------------------------
static void on_TopBlackHat(int, void*)
{
	//偏移量的定义
	int offset = g_nTopBlackHatNum - g_nMaxIterationNum;//偏移量
	int Absolute_offset = offset > 0 ? offset : -offset;//偏移量绝对值
	//自定义核
	Mat element = getStructuringElement(g_nElementShape, Size(Absolute_offset * 2 + 1, Absolute_offset * 2 + 1), Point(Absolute_offset, Absolute_offset));
	//进行操作
	if (offset < 0)
		morphologyEx(g_srcImage, g_dstImage, MORPH_TOPHAT, element);
	else
		morphologyEx(g_srcImage, g_dstImage, MORPH_BLACKHAT, element);
	//显示图像
	imshow("【顶帽/黑帽】", g_dstImage);
}

//-----------------------------------【ShowHelpText( )函数】----------------------------------
//		描述：输出一些帮助信息
//----------------------------------------------------------------------------------------------
static void ShowHelpText()
{
	//输出欢迎信息和OpenCV版本

	printf("\n\n\t\t\t   当前使用的OpenCV版本为：" CV_VERSION);
	printf("\n\n  ----------------------------------------------------------------------------\n");

	//输出一些帮助信息
	printf("\n\t请调整滚动条观察图像效果\n\n");
	printf("\n\t按键操作说明: \n\n"
		"\t\t键盘按键【ESC】或者【Q】- 退出程序\n"
		"\t\t键盘按键【1】- 使用椭圆(Elliptic)结构元素\n"
		"\t\t键盘按键【2】- 使用矩形(Rectangle )结构元素\n"
		"\t\t键盘按键【3】- 使用十字型(Cross-shaped)结构元素\n"
		"\t\t键盘按键【空格SPACE】- 在矩形、椭圆、十字形结构元素中循环\n");
}