第八章-数学形态学处理省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件

数字图像处理第八章形态学处理第1页DigitalImageProcess,,AiLabNJUCH8形态学处理数学形态学历史（MathematicalMorphology）一、什么是形态学处理二、基本处理定义三、形态学变换四、形态学变换应用五、关键点总结上机实习第2页Jan.,Dr.GaoYang,AILab,NJU历史六十年代1964年，法国巴黎矿业学院，G.Matheron,J.Serra；铁矿定量岩石分析，以预测其开采价值；1966年，南锡酒吧，G.Matheron,J.Serra和Ph.Formeny奠定了数学形态学；1968年4月，法国成立枫丹白露数学形态学研究中心；七十年代TAS（纹理分析系统）;12年5000万;大量专利;但仅面向用户和自然科学家；第3页Jan.,Dr.GaoYang,AILab,NJU历史八十年代，数学形态学广为人知1982年，Serra，”ImageAnalysisandMathematicalMorphology”;Sternberg，美国机器视觉企业首席科学家；80年代石油危机；84年枫丹白露成立MorphoSystem指纹识别企业；86年枫丹白露成立Noesis图象处理企业；全球成立十几家数学形态学研究中心，深入奠定理论基础；九十年代，数学形态学应用在图象增强、分割、恢复、边缘检测、纹理分析等领域。第4页Jan.,Dr.GaoYang,AILab,NJU1什么是形态学处理1）起源60年代采矿、动植物调查时采取数学工具；是针对二值图象依据数学形态学(MathematicalMorphology)集合论方法发展起来图象处理方法。数学形态学起源于岩相学对岩石结构定量描述工作，近年来在数字图象处理和机器视觉领域中得到了广泛应用，形成了一个独特数字图象分析方法和理论。第5页Jan.,Dr.GaoYang,AILab,NJU1什么是形态学处理2）思想表现为一个邻域运算形式；一个特殊定义邻域称之为“结构单元”（StructureElement），在每个象素位置上它与二值图象对应区域进行特定逻辑运算，逻辑运算结果为输出图象对应象素。形态学运算效果取决于结构单元大小、内容以及逻辑运算性质。

3）数字图象形态学处理目标研究数字图象中物体目标结构及拓扑关系。第6页Jan.,Dr.GaoYang,AILab,NJU2基本处理定义1）二值形态学处理第7页Jan.,Dr.GaoYang,AILab,NJU2基本处理定义第8页Jan.,Dr.GaoYang,AILab,NJU2基本处理定义2）平移（translation）第9页Jan.,Dr.GaoYang,AILab,NJU2基本处理定义第10页Jan.,Dr.GaoYang,AILab,NJU2基本处理定义3）扩张（dilation）第11页Jan.,Dr.GaoYang,AILab,NJU2基本处理定义第12页Jan.,Dr.GaoYang,AILab,NJU2基本处理定义4）腐蚀（erosion）第13页Jan.,Dr.GaoYang,AILab,NJU2基本处理定义注意：假如结构单元包含原点，则成立；而若结构单元不包含原点，则上式不成立。第14页Jan.,Dr.GaoYang,AILab,NJU2基本处理定义第15页Jan.,Dr.GaoYang,AILab,NJU2基本处理定义第16页Jan.,Dr.GaoYang,AILab,NJU2基本处理定义文字图象膨胀后文字图象腐蚀后文字图象第17页Jan.,Dr.GaoYang,AILab,NJU2基本处理定义5）腐蚀与扩张并不互为逆运算，但有以下性质：第18页Jan.,Dr.GaoYang,AILab,NJU2基本处理定义6）不一样结构单元对腐蚀和扩张影响E1=3*3方形结构单元原图 E1扩张后图象 E1腐蚀后图象第19页Jan.,Dr.GaoYang,AILab,NJU2基本处理定义E2=5*5方形结构单元原图 E2扩张后图象 E2腐蚀后图象第20页Jan.,Dr.GaoYang,AILab,NJU3形态学变换1）结构开（open）变换定义：意义：先腐蚀然后再扩张；目标：使轮廓平滑，抑制A物体边界小离散点或尖峰，在研究物体形态分布时惯用。用来消除小物体、在纤细点处罚离物体、平滑较大物体边界同时并不显著改变其面积。第21页Jan.,Dr.GaoYang,AILab,NJU3形态学变换第22页Jan.,Dr.GaoYang,AILab,NJU3形态学变换LennaSobel边界二值图象第23页Jan.,Dr.GaoYang,AILab,NJU3形态学变换LennaOpen变换后二值图象第24页Jan.,Dr.GaoYang,AILab,NJU3形态学变换2）结构闭（close）变换定义：意义：先扩张再腐蚀；目标：用来填充物体内细小空洞、连接邻近物体、平滑其边界同时并不显著改变其面积。

第25页Jan.,Dr.GaoYang,AILab,NJU3形态学变换第26页Jan.,Dr.GaoYang,AILab,NJU3形态学变换Lennaclose变换后二值图象第27页Jan.,Dr.GaoYang,AILab,NJU3形态学变换3）交变序列滤波器（ASF）（1）开运算对并噪声滤波作用未被噪声污染图象S噪声图象N被噪声污染图象第28页Jan.,Dr.GaoYang,AILab,NJU3形态学变换第29页Jan.,Dr.GaoYang,AILab,NJU3形态学变换（2）闭运算对差噪声滤波作用未被噪声污染图象S噪声图象N被噪声污染图象第30页Jan.,Dr.GaoYang,AILab,NJU3形态学变换第31页Jan.,Dr.GaoYang,AILab,NJU3形态学变换（3）交变序列滤波器在ASF方法中，开-闭滤波器（或闭-开）序列交替执行；初始时，采取较小结构单元；然后逐步增加结构单元尺寸；方法在某个尺寸结构单元终止，不然将毁坏图象；结构单元尺寸最优化算法是当前研究热点。第32页Jan.,Dr.GaoYang,AILab,NJU3形态学变换4）击中击不中（HIT-MISS）变换击中击不中变换（HMT）需要两个结构单元w和b，合成一个结构元素对B=（w，b）。一个探测图象内部，另一个探测图象外部。定义：其中Bw要求击中部分，Bb要求击不中部分。目标：用于准确检测图象A中结构元素B位置，或从图A中检索B目标时使用。第33页Jan.,Dr.GaoYang,AILab,NJU3形态学变换第34页Jan.,Dr.GaoYang,AILab,NJU3形态学变换第35页Jan.,Dr.GaoYang,AILab,NJU3形态学变换第36页Jan.,Dr.GaoYang,AILab,NJU4形态学变换应用1）图象细化变换定义：首先利用一个结构正确次序细化第37页Jan.,Dr.GaoYang,AILab,NJU4形态学变换应用第38页Jan.,Dr.GaoYang,AILab,NJU4形态学变换应用第39页Jan.,Dr.GaoYang,AILab,NJU4形态学变换应用通常使用八个方向结构对进行细化第40页Jan.,Dr.GaoYang,AILab,NJU4形态学变换应用第41页Jan.,Dr.GaoYang,AILab,NJU4形态学变换应用第42页Jan.,Dr.GaoYang,AILab,NJU4形态学变换应用第43页Jan.,Dr.GaoYang,AILab,NJU4形态学变换应用细化Lenna二值图象第44页Jan.,Dr.GaoYang,AILab,NJU4形态学变换应用2）粗化（Thick）定义：3）骨架（Skeleton）定义：与细化不一样在于拐角处，骨架延伸到边界。4）其它运算收缩、剪枝等等。第45页Jan.,Dr.GaoYang,AILab,NJU4形态学变换应用粗化Lenna二值图象第46页Jan.,Dr.GaoYang,AILab,NJU4形态学变换应用Lenna骨架二值图象第47页Jan.,Dr.GaoYang,AILab,NJU4形态学变换应用5）形态学边界检测原理：给定图象A和结构单元B（通常为圆形），则 给出图象外边界，给出图象内边界，给出跨越实际欧氏边界上边界，又称为形态学梯度。第48页Jan.,Dr.GaoYang,AILab,NJU4形态学变换应用第49页Jan.,Dr.GaoYang,AILab,NJU5关键点总结形态学中扩张运算和腐蚀运算定义；形态学中开变换、闭变换、击中击