第六章 图像分割PPT讲稿.ppt
第六章 图像分割第1页，共32页，编辑于2022年，星期三2基于数学形态学的图像处理形态学（Morphology）原是对于动植物调查时采取的某种形式的研究。数学形态学（Mathematics Morphology）形成于1964年，法国巴黎矿业学院马瑟荣（G.Matheron）和其学生赛拉（J.Serra）从事铁矿核的定量岩石学分析，提出了该理论。第2页，共32页，编辑于2022年，星期三3基于数学形态学的图像处理 数学形态学（Mathematical Morphology）是分析几何形状和结构的数学方法，它建立在集合代数的基础上，是用集合论方法定量描述目标几何结构的学科。这种结构表示的可以是分析对象的宏观性质，例如，在分析一个工具或印刷字符的形状时，研究的就是其宏观结构；也可以是微观性质，例如，在分析颗粒分布或由小的基元产生的纹理时，研究的便是微观结构。第3页，共32页，编辑于2022年，星期三4基于数学形态学的图像处理形态学研究几何结构的基本思想 利用一个结构元素（相当于模板）去探测一个图像，看是否能将这个结构元素很好地填放在图像的内部，同时验证填放结构元素的方法是否有效。对图像内适合放入结构元素的位置做标记，得到关于图像结构的信息。这些信息与结构元素的尺寸和形状都有关。构造不同的结构元素，便可完成不同的图像分析，得到不同的分析结果。B形态学基本运算A第4页，共32页，编辑于2022年，星期三数学形态学 形态学的理论基础是集合论。在图像处理中形态学的集合代表着黑白和灰度图像的形状，如黑白图像中的以黑像素点组成了此图像的完全描述。通常我们选择图像中感兴趣的目标图像区域像素集合来进行形态学变换。通过形态学运算可以简化图像数据，保持形状特征并去除不相干的结构。数学形态学的基本运算：膨胀(扩张)腐蚀(侵蚀)开启闭合5第5页，共32页，编辑于2022年，星期三结构元素l结构元素是一种收集图像信息的探针，具有一定的集合形状，如圆形、正方形、十字形等，对于每一个结构元素，要指定一个原点，它是结构元素参与形态学运算的参考点，该原点可以包含在结构元素中，也可以不在结构元素中，但运算结果会有所不同。l结构元素的选取原则:1.结构元素必须在几何上比原图像简单，而且有界2.结构元素的形状最好具有某种凸性，如:圆形、十字形、方形等6B结构元素A第6页，共32页，编辑于2022年，星期三图像的膨胀1.膨胀：运算符为AB其中表示对原点的映射，(B)x表示 B 平移x用B膨胀A实际上就是 的位移与A至少有一个非零元素相交时B的原点位置的集合设 A 为图像区域集合，B为结构元素，B具有原点当B为33结构元时，广义膨胀就为一般意义上的膨胀 l一般意思上的膨胀是将与物体边界接触的背景像素合并到物体中的过程。l如果物体是个圆，进行一次膨胀后，它的直径会增大两个像素。l如果两个物体在某处用少于三个像素分开，膨胀后这两个物体就合并成为一个物体了。7第7页，共32页，编辑于2022年，星期三图像的膨胀膨胀最简单的应用之一是将裂缝桥接起来第8页，共32页，编辑于2022年，星期三AB运算符为 当B为33结构元时，广义腐蚀就为一般意义上的腐蚀。l简单的腐蚀运算是将一个物体沿边界减小的过程，在物体的周边较少一个像素。l如果物体是一个圆，则进行一次腐蚀运算后，它的直径减少2。l如果一个物体在某处用少于三个像素连接，腐蚀后这个物体就分裂成为两个物体了。用B腐蚀A实际上就是B完全包括在A中时B的原点位置的集合图像的腐蚀9第9页，共32页，编辑于2022年，星期三腐蚀的一种简单用途是从二值图像中消除不相关的细节图像的腐蚀第10页，共32页，编辑于2022年，星期三A AB B当原点包含在结构元素中时 对于膨胀运算总有:对于腐蚀运算总有:当原点不包含在结构元素中时 对于膨胀运算有一种可能:对于腐蚀运算有两种可能:或膨胀和腐蚀 特殊原点位置11第11页，共32页，编辑于2022年，星期三ABBA膨胀腐蚀BA腐蚀膨胀和腐蚀 特殊原点位置12第12页，共32页，编辑于2022年，星期三向量运算：A(1,1),(1,2),(2,2),(3,2),(2,3),(3,3),(2,4);B=(0,0),(1,0),(0,1)(1,1),(1,2),(2,2),(3,2),(2,3),(3,3),(2,4);(2,1),(2,2),(3,2),(4,2),(3,3),(4,3),(3,4);(1,2),(1,3),(2,3),(3,3),(2,4),(3,4),(2,5)=(1,1),(2,1),(1,2),(2,2),(3,2),(4,2),(1,3)(2,3),(3,3),(4,3)(2,4),(3,4),(2,5)AB膨胀和腐蚀 利用向量运算13第13页，共32页，编辑于2022年，星期三A A移位运算：其中：表示“OR”运算，表示“AND”，(A)b表示将A中的元素按 b 移位A AB BB B腐蚀膨胀膨胀和腐蚀 利用移位运算14第14页，共32页，编辑于2022年，星期三A A其中()c表示对偶运算，表示平移运算A Ac cB B膨胀和腐蚀 对偶性15第15页，共32页，编辑于2022年，星期三其中：o 表示开启运算，表示闭合运算由于膨胀和腐蚀并不互为逆运算，因此通过级连可形成开启和闭合运算l腐蚀运算后再进行膨胀运算的组合运算称为开运算开运算（Opening）。开运算的效果：1)删除小物体；2)将物体拆分为小物体；3)平滑大物体边界而不明显改变它们的面积；l膨胀运算后再进行腐蚀运算的组合运算称为闭运算闭运算（Closing）。闭运算的效果：1)填充物体的小洞；2)连接相近的物体；3)平滑物体的边界而不明显改变它们的面积。开启和闭合运算16第16页，共32页，编辑于2022年，星期三开启运算17A AB B第17页，共32页，编辑于2022年，星期三闭合运算18第18页，共32页，编辑于2022年，星期三1.噪声去除：2.边界提取：A AB B例：morphologyA AB Bb(A)形态学在图像处理中的主要应用19第19页，共32页，编辑于2022年，星期三形态学在图像处理中的主要应用第20页，共32页，编辑于2022年，星期三形态学在图像处理中的主要应用第21页，共32页，编辑于2022年，星期三例：例：ipss001ipss001种子X0A AA Ac cB BX0X1X2X8区域填充22第22页，共32页，编辑于2022年，星期三区域填充第23页，共32页，编辑于2022年，星期三1.定义设 f(x,y)为输入图像，b(x,y)为结构元素，其本身也是子图像。膨胀：腐蚀：对偶性：灰度形态学基本运算24第24页，共32页，编辑于2022年，星期三膨胀：膨胀：腐蚀：腐蚀：f fx xb bx xf fx x灰度形态学-示例25第25页，共32页，编辑于2022年，星期三变亮消除/减弱暗的细节变暗消除/减弱亮的细节灰度形态学-示例第26页，共32页，编辑于2022年，星期三开启：闭合：灰度级的开运算和闭运算27第27页，共32页，编辑于2022年，星期三灰度级的开运算和闭运算第28页，共32页，编辑于2022年，星期三形态学图像平滑处理先开操作，再闭操作：消除/减弱人为的亮和暗的细节第29页，共32页，编辑于2022年，星期三形态学图像梯度第30页，共32页，编辑于2022年，星期三纹理分割第31页，共32页，编辑于2022年，星期三纹理分割32第32页，共32页，编辑于2022年，星期三
