图像开运算、闭运算、形态学梯度、“礼帽”和“黑帽”

一、概念
图像的腐蚀和膨胀可以做更多的事情，可以通过膨胀和腐蚀来做一些图像的高级形态学变化，图像的高级形态学变化 有图像的开运算、闭运算、形态学梯度、顶帽，黑帽。

二、图像高级形态学变化
1、开运算：先腐蚀后膨胀

开运算可以用来消除小物体，在纤细点分离物体，平滑较大物体的边界的同时不明显的改变其面积。

2、闭运算：先膨胀后腐蚀

闭运算可以排除小的黑色区域。

3、形态学梯度：膨胀与腐蚀图之差

我们可以用形态学梯度来突出边缘，可以保留物体的边缘轮廓。

4、顶帽（Top Hat）：原图与开运算结果图之差

开运算放大了裂缝或者局部低亮度的区域，所以，从原图中减去开运算后的图，得到的结果突出了比原图轮廓周围的区域更明亮的区域，这个操作与选择的核的大小有关。TopHat运算一般用来分离比邻近点亮一些的斑块，可以使用这个运算提取背景。

5、黑帽运算（Black Hat）：闭运算的结果与原图之差

黑帽运算的结果突出了比原图轮廓周围区域更暗的区域，所以黑帽运算用来分离比邻近点暗一些的斑块。

三、实战

1、morphology函数

 void morphologyEx(
InputArray src,
OutputArray dst,
int op,
InputArraykernel,
Pointanchor=Point(-1,-1),
intiterations=1,
intborderType=BORDER_CONSTANT,
constScalar& borderValue=morphologyDefaultBorderValue() );

第一个参数，InputArray类型的src，输入图像，即源图像，填Mat类的对象即可。图像位深应该为以下五种之一：CV_8U, CV_16U,CV_16S, CV_32F 或CV_64F。
第二个参数，OutputArray类型的dst，即目标图像，函数的输出参数，需要和源图片有一样的尺寸和类型。
第三个参数，int类型的op，表示形态学运算的类型，可以是如下之一的标识符：
oMORPH_OPEN – 开运算（Opening operation）
oMORPH_CLOSE – 闭运算（Closing operation）
oMORPH_GRADIENT -形态学梯度（Morphological gradient）
oMORPH_TOPHAT - “顶帽”（“Top hat”）
oMORPH_BLACKHAT - “黑帽”（“Black hat“）
另有CV版本的标识符也可选择，如CV_MOP_CLOSE，CV_MOP_GRADIENT，CV_MOP_TOPHAT，CV_MOP_BLACKHAT，这应该是OpenCV1.0系列版本遗留下来的标识符，和上面的“MORPH_OPEN”一样的效果。
 
第四个参数，InputArray类型的kernel，形态学运算的内核。若为NULL时，表示的是使用参考点位于中心3x3的核。我们一般使用函数 getStructuringElement配合这个参数的使用。getStructuringElement函数会返回指定形状和尺寸的结构元素（内核矩阵）。关于getStructuringElement我们上篇文章中讲过了，这里为了大家参阅方便，再写一遍：
其中，getStructuringElement函数的第一个参数表示内核的形状，我们可以选择如下三种形状之一:
o矩形: MORPH_RECT
o交叉形: MORPH_CROSS
o椭圆形: MORPH_ELLIPSE

2、函数运用示例

void usage_high_level_erode_dilate(char* which)
{
    Mat   image = imread("./smimage/1.jpg");
    Mat   ele = getStructuringElement(MORPH_RECT, Size(5, 5));
    Mat   res;
    //which
    //open close gradient tophat blackhat
    //o c g t b
    switch (which[0]){
    case 'o':
        morphologyEx(image, res, MORPH_OPEN, ele);
        break;
    case 'c':
        morphologyEx(image, res, MORPH_CLOSE, ele);
        break;
    case 'g':
        morphologyEx(image, res, MORPH_GRADIENT, ele);
        break;
    case 't':
        morphologyEx(image, res, MORPH_TOPHAT, ele);
        break;
    case 'b':
        morphologyEx(image, res, MORPH_BLACKHAT, ele);
        break;
    }
    //show the image
    imshow("SRC", image);
    imshow(which, res);
    waitKey(0);
}