学习之前补充一个知识点：
core：核心功能模块 主要包含了opencv基本数据结构，动态数据结构，绘图函数，数组操作相关函数，辅助功能与系统函数和宏。
[video]视频模块
主要运用在调用摄像头时。
[highgui]高层GUI图像交互模块
主要包换了图形交互界面，媒体I/O的输入输出，视频信息的捕捉和提取，图像视频编码等。
[math.h]数学函数库
包含了一些常用的数学公式。如三角函数，反三角函数，乘方，开方，取整等运算。
[iostream]输入输出流头文件
主要包含了在c++编码过程中的 cin输入内容和cout输出内容。
1、形态学概述
形态学(morphology)一词通常表示生物学的一个分支，该分支主要研究动植物的形态和结构。而我们图像处理的形态学，往往指的是数学形态学。
数学形态学（Mathematical morphology）是一门建立在格伦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：二值腐蚀和膨胀、二值开闭运算、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、灰值开闭运算、灰值形态学梯度等。
简单来说：形态学操作就是基于形状的一系列图像处理操作。OpenCV为进行图像的形态学变换提供了快捷、方便的函数。最基本的形态学的操作有两种，分别：膨胀（dilate）与腐蚀（erode）
膨胀与腐蚀能实现多种多样的功能，主要如下：
- 消除噪声(图像噪声是指存在于图像数据中的不必要的或多余的干扰信息)；
- 分割（isolate)出独立的图像元素，在图像中连接(join)相邻的元素；
- 寻找图像中的明星的极大值区域或极小值区域；
- 求出图像的梯度（图像梯度可以把图像看成二维离散函数，图像梯度其实就是这个二维离散函数的求导）；
示例说明：
腐蚀和膨胀是对白色部分（高亮部分）而言的，不是黑色部分。膨胀是图像中的高亮部分进行膨胀，类似于“邻域扩张”，效果图拥有比原图更大的高亮区域；腐蚀是原图中的高亮部分被腐蚀，类似于：“邻域被蚕食”，效果图拥有比原图更小的高亮区域。
2、膨胀
2.1 相关概念
膨胀（dilate）就是局部最大值的操作。从教学角度来说，膨胀或者腐蚀操作就是将图像（或图像的一部分区域，称之为A）与核（称之为B）进行卷积。
核可以是任意形状和大小，它拥有一个单独定义出来的参考点，我们称其为锚点（anchorpoint）。多数情况下，核是一个小的，中间带有参考点和实心正方形或者圆盘。其实，可以把核视为模板或者掩码。
而膨胀就是求局部最大值的操作。核B与图形卷积，即计算核B覆盖的区域的像素点的最大值，并把这个最大值赋值给参考点指定的像素，这样就会使图像中的高亮取域逐渐增大。如下： 
膨胀的数学表达式如下：
2.2 膨胀：dilate函数
说明：dilate函数使用像素邻域内的局部极大运算符来膨胀一张图片，从src输入，由dst输出。支持就地（in-place)操作。【有的操作都是”就地“操作，不允许进行移动】
函数原型：
void dilate( InputArray src, OutputArray dst, InputArray kernel, Point anchor=Point(-1,-1), int iterations=1, int borderType=BORDER_CONSTANT, const Scalar& borderVale=morphologyDefaultBorderValue() );
第一个参数：输入图像，即源图像，填Mat类的对象即可。图像通道的数量可以是任意的，但图像深度应为CV_8U、CV_16U、CV_16S、CV_32F或CV_64F其中之一。
第二个参数：目标图像，需要和源图像有一样的尺寸和类型
第三个参数：膨胀操作的核。当为NULL时，表示是使用参考点位于中心3x3内核
一般在调用erode以及dilate函数之前，先定义一个Mat类型的变量来获得getStructuringElement函数的返回值。对于锚点的位置，有默认值Point(-1,-1)，表示锚点位于中心。此外，需要注意，十字形的element形状唯一依赖锚点的位置，而其他情况下，锚点只是影响形态学运算结果的偏移
相关代码如下：
int g_nStrucyElementSize=3;//结构元素（内核矩阵的尺寸) //获取自定义内核 Mat element =getStructuringElement(MORPH_RECT, Size(2*g_nStrucyElementSize+1,2*g_nStrucyElementSize+1), Point(g_nStrucyElementSize,g_nStrucyElementSize));
调用之后，可以在接下来调用erode或dilate函数时，在第三个参数填保存了getStructuringElement返回值的Mat类型变量。
第四个参数：Point类型的anchor，锚点的位置，其中有默认值(-1,-1)，表示锚点位于中心
第五个参数：迭代使用dilate()函数的次数，默认值为1
第六个参数：用于推断图像外部像素的某种边界模式。默认值：BORDER_CONSTANT
第七个参数：当边界为常数时的边界值，有默认值morphologyDefaultBorderValue()，一般不用考虑。
使用erode()函数，一般只需要填写前面三个参数，后面四个参数都有默认值，而且结合getStructuringElement一起使用。
调用范例：
Mat image=imread("1.jpg"); //获取自定义核 Mat element=getStructuringElement(MORPH_RECT,Size(15,15)); Mat out; //进行膨胀操作 dilate(image,out,element);
完整程序：
#include<opencv2/core/core.hpp> #include<opencv2/highgui/highgui.hpp> #include<opencv2/imgproc/imgproc.hpp> using namespace std; using namespace cv; int main() { //载入原图 Mat image = imread("E:\\Pec\\斗罗.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); //获取自定义核 Mat element = getStructuringElement(MORPH_RECT, Size(15, 15)); Mat out; //进行膨胀操作 dilate(image, out, element); //显示效果图 imshow("【效果图】膨胀操作", out); waitKey(0); return 0; }
3、腐蚀
3.1 腐蚀概念
膨胀和腐蚀(erode)是相反的一对操作，所以腐蚀就是求局部最小值的操作。
腐蚀的数学公式：
3.2 腐蚀：erode函数
说明：erode函数使用像素邻域内的局部极小运算符来腐蚀一张图片，从src输入，由dst输出。同时也支持就地（in-place)操作。【有的操作都是”就地“操作，不允许进行移动】
函数原型：
void erode( InputArray src, OutputArray dst, InputArray kernel, Point anchor=Point(-1,-1), int iterations=1, int borderType=BORDER_CONSTANT, const Scalar& borderVale=morphologyDefaultBorderValue() );
第一个参数：输入图像，即源图像，填Mat类的对象即可。图像通道的数量可以是任意的，但图像深度应为CV_8U、CV_16U、CV_16S、CV_32F或CV_64F其中之一。
第二个参数：目标图像，需要和源图像有一样的尺寸和类型
第三个参数：膨胀操作的核。当为NULL时，表示是使用参考点位于中心3x3内核
一般在调用erode以及dilate函数之前，先定义一个Mat类型的变量来获得getStructuringElement函数的返回值。对于锚点的位置，有默认值Point(-1,-1)，表示锚点位于中心。此外，需要注意，十字形的element形状唯一依赖锚点的位置，而其他情况下，锚点只是影响形态学运算结果的偏移
相关代码如下：
int g_nStrucyElementSize=3;//结构元素（内核矩阵的尺寸) //获取自定义内核 Mat element =getStructuringElement(MORPH_RECT, Size(2*g_nStrucyElementSize+1,2*g_nStrucyElementSize+1), Point(g_nStrucyElementSize,g_nStrucyElementSize));
调用之后，可以在接下来调用erode或dilate函数时，在第三个参数填保存了getStructuringElement返回值的Mat类型变量。
第四个参数：Point类型的anchor，锚点的位置，其中有默认值(-1,-1)，表示锚点位于中心
第五个参数：迭代使用erode()函数的次数，默认值为1
- 第六个参数：用于推断图像外部像素的某种边界模式。默认值：BORDER_CONSTANT
- 第七个参数：当边界为常数时的边界值，有默认值morphologyDefaultBorderValue()，一般不用考虑。
调用范例：
//获取自定义核 Mat element = getStructuringElement(MORPH_RECT, Size(15, 15)); Mat out; //进行腐蚀操作 erode(image, out, element);
完整程序：
#include<opencv2/core/core.hpp> #include<opencv2/highgui/highgui.hpp> #include<opencv2/imgproc/imgproc.hpp> using namespace std; using namespace cv; int main() { //载入原图 Mat image = imread("E:\\Pec\\斗罗.jpg"); //创建窗口 namedWindow("【原图】腐蚀操作"); namedWindow("【效果图】腐蚀操作"); //显示原图 imshow("【原图】腐蚀操作", image); //获取自定义核 Mat element = getStructuringElement(MORPH_RECT, Size(15, 15)); Mat out; //进行膨胀操作 erode(image, out, element); //显示效果图 imshow("【效果图】腐蚀操作", out); waitKey(0); return 0; }
4、相关OpenCV源码分析溯源
//腐蚀 voidcv::erode( InputArray src, OutputArray dst, InputArray kernel,Point anchor, intiterations,int borderType, const Scalar& borderValue ) { //调用morphOp函数，并设定标识符为MORPH_ERODE morphOp( MORPH_ERODE, src, dst, kernel, anchor, iterations, borderType, borderValue ); } //膨胀 voidcv::dilate( InputArray src, OutputArray dst, InputArray kernel,Point anchor,intiterations,int borderType, const Scalar&borderValue ) { //调用morphOp函数，并设定标识符为MORPH_DILATE morphOp( MORPH_DILATE, src, dst, kernel, anchor, iterations, borderType, borderValue ); }
上述源码可以发现：erode和dilate这两个函数内部就是调用了一下morphOp，只是它们调用morphOp时，第一个参数标识符不同：MORPH_ERODE为腐蚀，MORPH_DILATE为膨胀
5、综合示例：腐蚀与膨胀
说明：此示例程序中的效果图窗口有两个滑动条第一个滑动条“腐蚀/膨胀”用于在腐蚀/膨胀之间进行切换，第二个滑动条“内核大小”用于调节形态学操作时的内核尺寸，以得到效果不同的图像。
#include<opencv2/core/core.hpp> #include<opencv2/highgui/highgui.hpp> #include<opencv2/imgproc/imgproc.hpp> #include<iostream> using namespace cv; using namespace std; //--------------------------------- //全局变量声明 //------------------------------- Mat g_srcIamge, g_dstImage;//存储图片的Mat类型 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）尺寸 //--------------------------------- //全局函数声明 //------------------------------- void Process();//腐蚀和膨胀的处理函数 void on_TrackbarNumChange(int, void *);//回调函数 void on_ElementSizeChange(int, void *); int main() { //改变console字体颜色 system("color 5E"); //载入原图 g_srcIamge = imread("E:\\Pec\\tangsan.jpg"); if (!g_srcIamge.data) { printf("读取图片错误\n"); return false; } //显示原图 namedWindow("【原图】"); imshow("【原图】", g_srcIamge); //进行初次腐蚀操作并显示效果图 namedWindow("【效果图】"); //获取自定义内核 Mat element = getStructuringElement(MORPH_RECT, Size(2 * g_nStructElementSize + 1, 2 * g_nStructElementSize + 1), Point(g_nStructElementSize, g_nStructElementSize)); erode(g_srcIamge, 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); waitKey(0); return 0; } //腐蚀和膨胀的处理函数 void Process() { //获取自定义内核 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_srcIamge, g_dstImage, element); } else { dilate(g_srcIamge, g_dstImage, element); } //显示效果图 imshow("【效果图】", g_dstImage); } //-------------------------------- //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(); } //------------------------------------ // 腐蚀和膨胀操作内核改变时的回调函数 //------------------------------------------ void on_ElementSizeChange(int, void *) { //内核尺寸已经改变，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显示出来 Process(); }
腐蚀图：
膨胀图：
