四时宝库

opencv腐蚀和膨胀

本文目的

目的：学习使用opencv的腐蚀和膨胀。不介绍算法，只以使用者的角度来理解

语言：java

版本：opencv-410

分解介绍

膨胀与腐蚀，关于算法方面的介绍不太懂，太复杂，只想从使用者的角度来理解下。

· 膨胀的作用：将白色区域变大，可以使相互分离的物体连接起来

· 腐蚀的作用：将黑色区域变大，可以断开两个连接在一起的物体

所以

使用膨胀时，图像会变的越来越亮，白色区域越来越多

使用腐蚀时，图像会变得越来越暗，黑色区域越来越多。

如官方文档的案例中：

原图：

膨胀后图片：可以看到白色区域变大了

腐蚀后图片：可以看到白色区域变小了

膨胀函数

javadoc:

dilate(Mat src, Mat dst, Mat kernel)dilate(Mat src, Mat dst, Mat kernel, Point anchor)

腐蚀函数

javadoc:

erode(Mat src, Mat dst, Mat kernel)

erode(Mat src, Mat dst, Mat kernel, Point anchor)

内核元素的构造

无论腐蚀还是膨胀都要先构造一个内核元素，也是一个Mat元素

对于自定义一个结构元素kernel，OpenCV提供了一个函数getStructuringElement，可以获取常用的结构元素的形状：矩形（包括线形）、椭圆（包括圆形）及十字形。

getStructuringElement的内部并没有什么优化实现，只是封装了一下功能。其原理同样是声明一个Mat，然后求形状，指定Mat的值。

总之：getStructuringElement是一种更加简便的方法实现一个kernel。

元素类型

结构性元素类型有三种：矩形，椭圆和十字

Imgproc.CV_SHAPE_RECT;

Imgproc.CV_SHAPE_CROSS;

Imgproc.CV_SHAPE_ELLIPSE;

三种类型元素，腐蚀时效果不一样，在下面的程序运行时拖动slider，可以看到。

代码

package com.joe.vision.machine.vision.samples;

import org.opencv.core.Core;

import org.opencv.core.Mat;

import org.opencv.core.Size;

import org.opencv.core.Point;

import org.opencv.highgui.HighGui;

import org.opencv.imgcodecs.Imgcodecs;

import org.opencv.imgproc.Imgproc;

import org.springframework.util.ResourceUtils;

import javax.swing.*;

import javax.swing.event.ChangeEvent;

import javax.swing.event.ChangeListener;

import java.awt.*;

import java.awt.event.ActionEvent;

import java.awt.event.ActionListener;

import java.io.File;

import java.io.FileNotFoundException;

/**

* 膨胀与腐蚀

* 膨胀的作用：将白色区域变大

* 腐蚀的作用：将黑色区域变大

*/

public class MorphologyDemo1 {

private static final String[] ELEMENT_TYPE = {"矩形", "十字", "椭圆"};

private static final String[] MORPH_OP = {"腐蚀", "膨胀"};

private static final int MAX_KERNEL_SIZE = 100;

private Mat matImgSrc;

private Mat matImgDst = new Mat();

private int elementType = Imgproc.CV_SHAPE_RECT;

private int kernelSize = 0;

private boolean doErosion = true;

private JFrame frame;

private JLabel imgLabel;

public MorphologyDemo1(String[] args) throws FileNotFoundException {

matImgSrc = Imgcodecs.imread(getFilePath("static/time.jpg"));

if (matImgSrc.empty()) {

System.out.println("Empty image:" );

System.exit(0);

}

// Create and set up the window.

frame = new JFrame("膨胀和腐蚀的demo");

frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);

// Set up the content pane.

Image img = HighGui.toBufferedImage(matImgSrc);

addComponentsToPane(frame.getContentPane(), img);

// Use the content pane's default BorderLayout. No need for

// setLayout(new BorderLayout());

// Display the window.

frame.pack();

frame.setVisible(true);

}

private void addComponentsToPane(Container pane, Image img) {

if (!(pane.getLayout() instanceof BorderLayout)) {

pane.add(new JLabel("Container doesn't use BorderLayout!"));

return;

}

JPanel sliderPanel = new JPanel();

sliderPanel.setLayout(new BoxLayout(sliderPanel, BoxLayout.PAGE_AXIS));

//构造元素类型下拉选框

JComboBox<String> elementTypeBox = buildElementTypeBox();

sliderPanel.add(elementTypeBox);

sliderPanel.add(new JLabel("内核尺寸: 2n + 1"));

//构造slider工具条

JSlider slider = buildSlider();

sliderPanel.add(slider);

//构造操作类型下拉选框，操作分为腐蚀和膨胀

JComboBox<String> morphOpBox = buildOperateType();

sliderPanel.add(morphOpBox);

pane.add(sliderPanel, BorderLayout.PAGE_START);

imgLabel = new JLabel(new ImageIcon(img));

pane.add(imgLabel, BorderLayout.CENTER);

}

private JComboBox<String> buildOperateType() {

JComboBox<String> morphOpBox = new JComboBox<>(MORPH_OP);

morphOpBox.addActionListener(new ActionListener() {

@Override

public void actionPerformed(ActionEvent e) {

@SuppressWarnings("unchecked")

JComboBox<String> cb = (JComboBox<String>) e.getSource();

doErosion = cb.getSelectedIndex() == 0;

update();

}

});

return morphOpBox;

}

private JComboBox<String> buildElementTypeBox() {

JComboBox<String> elementTypeBox = new JComboBox<>(ELEMENT_TYPE);

elementTypeBox.addActionListener(new ActionListener() {

@Override

public void actionPerformed(ActionEvent e) {

@SuppressWarnings("unchecked")

JComboBox<String> cb = (JComboBox<String>) e.getSource();

if (cb.getSelectedIndex() == 0) {

elementType = Imgproc.CV_SHAPE_RECT;

} else if (cb.getSelectedIndex() == 1) {

elementType = Imgproc.CV_SHAPE_CROSS;

} else if (cb.getSelectedIndex() == 2) {

elementType = Imgproc.CV_SHAPE_ELLIPSE;

}

update();

}

});

return elementTypeBox;

}

private JSlider buildSlider() {

JSlider slider = new JSlider(0, MAX_KERNEL_SIZE, 0);

slider.setMajorTickSpacing(5);

slider.setMinorTickSpacing(5);

slider.setPaintTicks(true);

slider.setPaintLabels(true);

slider.addChangeListener(new ChangeListener() {

@Override

public void stateChanged(ChangeEvent e) {

JSlider source = (JSlider) e.getSource();

kernelSize = source.getValue();

update();

}

});

return slider;

}

private void update() {

//OpenCV提供了一个函数getStructuringElement，可以获取常用的结构元素的形状：矩形（包括线形）、椭圆（包括圆形）及十字形。

Mat element = Imgproc.getStructuringElement(elementType, new Size(2 * kernelSize + 1, 2 * kernelSize + 1), new Point(kernelSize, kernelSize));

if (doErosion) {

//腐蚀

erode(element);

} else {

//膨胀

dilate(element);

}

Image img = HighGui.toBufferedImage(matImgDst);

imgLabel.setIcon(new ImageIcon(img));

frame.repaint();

}

private void dilate(Mat element) {

Imgproc.dilate(matImgSrc, matImgDst, element);

}

private void erode(Mat element) {

Imgproc.erode(matImgSrc, matImgDst, element);

}

public String getFilePath(String filename) throws FileNotFoundException {

File file = ResourceUtils.getFile(filename);

return file.getAbsolutePath();

}

public static void main(String[] args) {

// Load the native OpenCV library

System.loadLibrary(Core.NATIVE_LIBRARY_NAME);

javax.swing.SwingUtilities.invokeLater(new Runnable() {

@Override

public void run() {

try {

new MorphologyDemo1(args);

} catch (FileNotFoundException e) {

e.printStackTrace();

}

}

});

}

}

效果

原图：

腐蚀效果：黑色区域变大，图片黑化

膨胀效果：白色区域变大