图像识别基于形态学算法实现道路缺陷的自动识别matlab源码含GUI

Posted 2021-05-21 Matlab走起

   一般图像处理是针对图像做形状的改变，而形态处理则是对图像进行结构性的改变，而常见的形态处理就是针对二值图像（图像中的任何像素灰度值不是0就是255）的膨胀(Dilation)、腐蚀（Erosion）、开运算（先腐蚀再膨胀）、闭运算（先膨胀再腐蚀）。

注意：如果对灰度图进行膨胀、腐蚀等，会起到增强图像对比度的效果

一、理论：

膨胀(dilation、dilation_rectangle1、dilation_circle)-增加像素：

        把结构元素B的中心元素（origin）扫描图像的每一个像素，用结构元素与其覆盖的二值图像做“或”操作，即结构元素与其覆盖的二值图像的重合部分只要有黑色(0)，则结构元素的中心点所在的二值图像灰度值就为黑色(0);
 
        如图所示：左边是需要被处理的图像X(二值图像，我们针对的是黑点)，中间是结构元素B，右边是膨胀处理之后的图像。膨胀的方法是：拿B的中心点在X上从左到右，从上到下滑动，只要B上的黑点与X上的黑点有重合，则就将B的中心点所在位置的图像像素值置为黑；右边是膨胀后的结果。可以看出，它包括X的所有范围，就像X膨胀了一圈似的。

腐蚀（erosion、erosion_rectangle1、erosion_circle）-减少像素：

       把结构元素B的中心元素（origin）扫描图像的每一个像素，用结构元素与其覆盖的二值图像做“与”操作，即结构元素与其覆盖的二值图像的重合部分全都为黑色(0)，则结构元素的中心点所在的二值图像灰度值才为黑色(0)；换而言之，两者重合部分只要有白色(1)则结构元素的中心点所在的二值图像灰度值就为白色(1)。

       如图所示：左边是被处理的图像X(二值图像，我们针对的是黑点)，中间是结构元素B，那个标有origin的点是中心点，即当前处理元素的位置。腐蚀的方法是：拿B的中心点在X上从左到右，从上到下滑动，如果结构元素B与二值图像X有空白交集，则将B的中心点所在的二值图像黑点去掉(变为白—1)。

膨胀和腐蚀主要用途：

• 删除噪声
• 图中个别原素的隔离与不同原素的连接
• 寻找图中浓密点与空洞

注：对标准矩形或圆形进行等比例扩大或缩小要用上面的算子，扩展比例为3:1，例：dilation_rectangle1 (RegionTrans, RegionDilation, 3, 3) 为对标准矩形区域RegionTrans的长和宽方向各增加一个像素

开运算（opening_rectangle1等）-减少像素：先进行腐蚀，然后再膨胀

       如图所示：左边是被处理的图像X(二值图像，我们针对的是黑点)，右边是结构元素B，下面的两幅图中左边是腐蚀后的结果；右边是在此基础上膨胀的结果。可以看到，原图经过开运算后，一些孤立的小点被去掉了。一般来说，开运算能够去除孤立的小点、毛刺和小桥(即连通两块区域的小点)，而总的位置和形状不变。这就是开运算的作用。要注意的是，如果B是非对称的，进行开运算时要用B的对称集Bv膨胀，否则，开运算的结果和原图相比要发生平移。

闭运算（closing_rectangle1等）-增加像素：先进行膨胀，然后进行腐蚀

       左边是被处理的图像X(二值图像，我们针对的是黑点)，右边是结构元素B，下面的两幅图中左边是膨胀后的结果，右边是在此基础上腐蚀的结果可以看到，原图经过闭运算后，断裂的地方被弥合了。一般来说，闭运算能够填平小湖(即小孔)，弥合小裂缝，而总的位置和形状不变，比如在OCR字符识别、车牌识别等地方，需要对激光点打印的字体或有一些缺陷的字体进行闭运算，实现连接。同样要注意的是，如果B是非对称的，进行闭运算时要用B的对称集Bv膨胀，否则，闭运算的结果和原图相比要发生平移。
      
注意：
1）要与原图像的像素点作比较，新增或去掉的像素点不算。
2）上面我们介绍的是对二值化图像的处理。如果是对灰度图像进行形态学处理，则膨胀和闭运算会使灰度图像变亮，腐蚀和开运算会使灰度图像变暗，这点大家注意下。
 
总结：

1）结构元素的形状（圆形，矩形）一般随着要处理的区域形状（圆形、矩形等）的不同而有所不同。比如圆形的结构元素对圆形区域的腐蚀、膨胀效果会更好。
2）结构元素的半径或边长越大，则膨胀、腐蚀效果越强。
3）如果想增加像素，用膨胀或闭运算；如果想减少像素，用腐蚀或开运算。区别在于膨胀和腐蚀的度要大于闭运算和开运算。
4）形态学对二值化区域是改变形状，而对灰度图像是改变图像明暗。
5）开运算一般适合去除边缘毛刺、孔洞等，如果需要对标准圆形或矩形区域四周进行等比例扩大或缩小，可以使用算子dilation_rectangle1、erosion_rectangle1、dilation_circle、erosion_circle算子。

 

完整代码或者代写添加QQ1575304183