OpenCV 之ios 更多形态学变换
目标
本文档尝试解答如下问题:
- 如何使用OpenCV函数 morphologyEx 进行形态学操作：
- 开运算 (Opening)
- 闭运算 (Closing)
- 形态梯度 (Morphological Gradient)
- 顶帽 (Top Hat)
- 黑帽(Black Hat)
原理
前一节我们讨论了两种最基本的形态学操作:
- 腐蚀 (Erosion)
- 膨胀 (Dilation)
运用这两个基本操作，我们可以实现更高级的形态学变换。这篇文档将会简要介绍OpenCV提供的5种高级形态学操作：
开运算 (Opening)
-
开运算是通过先对图像腐蚀再膨胀实现的。
-
能够排除小团块物体(假设物体较背景明亮) -
请看下面，左图是原图像，右图是采用开运算转换之后的结果图。 观察发现字母拐弯处的白色空间消失。
腐蚀 缩小白色区域,放大黑色区域
膨胀 扩大白色区域,缩小黑色区域
开运算 就是先缩小白色区域再放大白色区域
闭运算(Closing)
-
闭运算是通过先对图像膨胀再腐蚀实现的。
-
能够排除小型黑洞(黑色区域)。
闭运算 就是先缩小黑色区域再放大黑色区域
形态梯度(Morphological Gradient)
-
膨胀图与腐蚀图之差
-
能够保留物体的边缘轮廓，如下所示:
顶帽(Top Hat)
-
原图像与开运算结果图之差
黑帽(Black Hat)
- 闭运算结果图与原图像之差
代码
#ifdef __cplusplus
#import <opencv2/opencv.hpp>
#import <opencv2/imgcodecs/ios.h>
#import <opencv2/imgproc.hpp>
#import <opencv2/highgui.hpp>
#import <opencv2/core/operations.hpp>
#import <opencv2/core/core_c.h>
using namespace cv;
using namespace std;
#endif
#import "MoreStateViewController.h"
@interface MoreStateViewController ()
@end
@implementation MoreStateViewController
int morph_operator = 0;
int morph_elem = 0;
int morph_size=0;
Mat src1;
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
UIImage * src1Image = [UIImage imageNamed:@"baboon.jpg"];
src1 = [self cvMatFromUIImage:src1Image];
UIImageView *imageView;
imageView = [self createImageViewInRect:CGRectMake(0, 100, 150, 150)];
[self.view addSubview:imageView];
imageView.image = [self UIImageFromCVMat:src1];
int const max_kernel_size = 21;
[self createSliderFrame:CGRectMake(150, 100, 100, 50) maxValue:max_kernel_size minValue:0 block:^(float value) {
morph_size = (int)value;
[self Morphology_Operations];
}];
[self createButtonFrame:CGRectMake(250, 100, 100, 50) title:@"Opening" Block:^NSString * _Nonnull(int hitCount) {
morph_operator = hitCount%5;
[self Morphology_Operations];
if (morph_operator==0) {
return @"Opening";
}else if (morph_operator==1){
return @"Closeing";
}else if (morph_operator==2){
return @"Gradient";
}else if (morph_operator==3){
return @"Top Hat";
}else{
return @"Black Hat";
}
}];
[self createButtonFrame:CGRectMake(250, 150, 100, 50) title:@"Rect" Block:^NSString * _Nonnull(int hitCount) {
morph_elem = hitCount%3;
[self Morphology_Operations];
if (morph_elem==0) {
return @"Rect";
}else if (morph_elem==1){
return @"CROSS";
}else{
return @"ELLIPSE";
}
}];
}
-(void)Morphology_Operations{
Mat dst;
int operation = morph_operator + 2;
Mat element = getStructuringElement( morph_elem, cv::Size( 2*morph_size + 1, 2*morph_size+1 ), cv::Point( morph_size, morph_size ) );
morphologyEx( src1, dst, operation, element );
UIImageView *imageView;
imageView = [self createImageViewInRect:CGRectMake(0, 250, 150, 150)];
[self.view addSubview:imageView];
imageView.image = [self UIImageFromCVMat:dst];
}
#pragma mark - private
//brg
- (cv::Mat)cvMatFromUIImage:(UIImage *)image
{
CGColorSpaceRef colorSpace =CGColorSpaceCreateDeviceRGB();
CGFloat cols = image.size.width;
CGFloat rows = image.size.height;
Mat cvMat(rows, cols, CV_8UC4); // 8 bits per component, 4 channels (color channels + alpha)
CGContextRef contextRef = CGBitmapContextCreate(cvMat.data, // Pointer to data
cols, // Width of bitmap
rows, // Height of bitmap
8, // Bits per component
cvMat.step[0], // Bytes per row
colorSpace, // Colorspace
kCGImageAlphaNoneSkipLast |
kCGBitmapByteOrderDefault); // Bitmap info flags
CGContextDrawImage(contextRef, CGRectMake(0, 0, cols, rows), image.CGImage);
CGContextRelease(contextRef);
Mat dst;
Mat src;
cvtColor(cvMat, dst, COLOR_RGBA2BGRA);
cvtColor(dst, src, COLOR_BGRA2BGR);
return src;
}
-(UIImage *)UIImageFromCVMat:(cv::Mat)cvMat
{
// mat 是brg 而 rgb
Mat src;
NSData *data=nil;
CGBitmapInfo info =kCGImageAlphaNone|kCGBitmapByteOrderDefault;
CGColorSpaceRef colorSpace;
if (cvMat.depth()!=CV_8U) {
Mat result;
cvMat.convertTo(result, CV_8U,255.0);
cvMat = result;
}
if (cvMat.elemSize() == 1) {
colorSpace = CGColorSpaceCreateDeviceGray();
data= [NSData dataWithBytes:cvMat.data length:cvMat.elemSize()*cvMat.total()];
} else if(cvMat.elemSize() == 3){
cvtColor(cvMat, src, COLOR_BGR2RGB);
data= [NSData dataWithBytes:src.data length:src.elemSize()*src.total()];
colorSpace = CGColorSpaceCreateDeviceRGB();
}else if(cvMat.elemSize() == 4){
colorSpace = CGColorSpaceCreateDeviceRGB();
cvtColor(cvMat, src, COLOR_BGRA2RGBA);
data= [NSData dataWithBytes:src.data length:src.elemSize()*src.total()];
info =kCGImageAlphaNoneSkipLast | kCGBitmapByteOrderDefault;
}else{
NSLog(@"[error:] 错误的颜色通道");
return nil;
}
CGDataProviderRef provider = CGDataProviderCreateWithCFData((__bridge CFDataRef)data);
// Creating CGImage from cv::Mat
CGImageRef imageRef = CGImageCreate(cvMat.cols, //width
cvMat.rows, //height
8, //bits per component
8 * cvMat.elemSize(), //bits per pixel
cvMat.step[0], //bytesPerRow
colorSpace, //colorspace
kCGImageAlphaNone|kCGBitmapByteOrderDefault,// bitmap info
provider, //CGDataProviderRef
NULL, //decode
false, //should interpolate
kCGRenderingIntentAbsoluteColorimetric //intent
);
// Getting UIImage from CGImage
UIImage *finalImage = [UIImage imageWithCGImage:imageRef];
CGImageRelease(imageRef);
CGDataProviderRelease(provider);
CGColorSpaceRelease(colorSpace);
return finalImage;
}
@end
解释
运行形态学操作的核心函数是 morphologyEx 。在本例中，我们使用了4个参数(其余使用默认值):
- src : 原 (输入) 图像
- dst: 输出图像
- operation: 需要运行的形态学操作。 我们有5个选项:
- Opening: MORPH_OPEN : 2
- Closing: MORPH_CLOSE: 3
- Gradient: MORPH_GRADIENT: 4
- Top Hat: MORPH_TOPHAT: 5
- Black Hat: MORPH_BLACKHAT: 6
你可以看到， 它们的取值范围是 <2-6>, 因此我们要将从tracker获取的值增加(+2):
- element: 内核，可以使用函数:get_structuring_element:getStructuringElement <> 自定义。
结果
原图
这里是显示窗口的两个截图。第一幅图显示了使用交错内核和 开运算 之后的结果， 第二幅图显示了使用椭圆内核和 黑帽 之后的结果。
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