形态学开运算和闭运算是腐蚀、膨胀的组合操作,是图像预处理中解决噪点和孔洞问题的核心技巧。本文通过极简代码,演示开 / 闭运算的实现流程,新手可快速掌握其应用场景与使用方法。
核心代码实现
python
import cv2 as cv
import numpy as np
# 1. 读取图像并校验
src = cv.imread(".\image\6.bmp")
if src is None:
print('could not load image')
exit()
cv.imshow("src", src)
# 2. 转灰度+二值化(形态学操作前的基础预处理)
gray = cv.cvtColor(src, cv.COLOR_BGR2GRAY)
ret, binary = cv.threshold(gray, 120, 255, cv.THRESH_BINARY)
# 3. 创建结构元素(核):5×3矩形核
kernel = cv.getStructuringElement(cv.MORPH_RECT, (5, 3))
# 4. 形态学运算
closed1 = cv.morphologyEx(binary, cv.MORPH_CLOSE, kernel) # 闭运算:膨胀→腐蚀
opened1 = cv.morphologyEx(binary, cv.MORPH_OPEN, kernel) # 开运算:腐蚀→膨胀
# 5. 显示结果
cv.imshow('outimage(闭运算)', closed1)
cv.imshow('outimage1(开运算)', opened1)
cv.waitKey(0)
cv.destroyAllWindows()
关键知识点解析
1. 开 / 闭运算本质
| 运算类型 | 执行顺序 | 核心作用 | 适用场景 |
|---|---|---|---|
| 开运算 | 腐蚀 → 膨胀 | 消除小的白色噪点、分离粘连区域 | 去除图像中的点状噪声 |
| 闭运算 | 膨胀 → 腐蚀 | 填补小的黑色孔洞、连接断裂区域 | 修复目标区域的缝隙 / 孔洞 |
2. 核心参数说明
cv.morphologyEx:形态学运算核心 API,第一个参数为输入图像(需二值化),第二个参数指定运算类型,第三个参数为结构元素;- 结构元素(kernel):
cv.getStructuringElement(MORPH_RECT, (5,3))创建矩形核,尺寸越大运算效果越显著,可根据噪点 / 孔洞大小调整; - 二值化前提:形态学开 / 闭运算对二值图效果最佳,需先将灰度图转为二值图。
3. 实操注意事项
- 核的尺寸:噪点小则用小核(如 3×3),噪点大则用大核(如 7×7),避免过度运算导致目标轮廓变形;
- 阈值适配:二值化阈值(示例中 120)需根据图像明暗调整,确保目标区域与背景区分清晰;
- 运算顺序:开 / 闭运算的核心是 "先腐蚀后膨胀" 和 "先膨胀后腐蚀",顺序不可颠倒。
总结
- 开运算适合消除白色噪点,闭运算适合填补黑色孔洞,是二值图预处理的高频技巧;
- 形态学开 / 闭运算依赖结构元素,核的尺寸需根据图像实际情况调整;
- 操作前需将图像转为二值图,才能保证运算效果。