形態學是提取影象特徵的有力工具，針對二值影象和灰度影象的腐蝕、膨脹和重構的基本操作可以組合使用，以執行非常寬泛的任務。其練習程式碼和結果如下：

  1 %% 第9章 形態學處理
  2 
  3 %% imdilate膨脹
  4 clc
  5 clear
  6 
  7 A1=imread('.\images\dipum_images_ch09\Fig0906(a)(broken-text).tif');
  8 info=imfinfo('.\images\dipum_images_ch09\Fig0906(a)(broken-text).tif')
  9 B=[0 1 0
 10    1
 
 1 1
 11    0 1 0];
 12 A2=imdilate(A1,B);%影象A1被結構元素B膨脹
 13 A3=imdilate(A2,B);
 14 A4=imdilate(A3,B);
 15 
 16 subplot(221),imshow(A1);
 17 title('imdilate膨脹原始影象');
 18 
 19 subplot(222),imshow(A2);
 20 title('使用B後1次膨脹後的影象');
 21 
 22 subplot(223),imshow(A3);
 23 title('使用B後2次膨脹後的影象');
 24 
 25 subplot(224
 
),imshow(A4);
 26 title('使用B後3次膨脹後的影象');
 27%imdilate影象膨脹處理過程執行結果如下：

 28 
 29 %% imerode腐蝕
 30 clc
 31 clear
 32 A1=imread('.\images\dipum_images_ch09\Fig0908(a)(wirebond-mask).tif');
 33 subplot(221),imshow(A1);
 34 title('腐蝕原始影象');
 35 
 36 %strel函式的功能是運用各種形狀和大小構造結構元素
 37 se1=strel('disk',5);%這裡是建立一個半徑為5的平坦型圓盤結構元素
 38
 
 A2=imerode(A1,se1);
 39 subplot(222),imshow(A2);
 40 title('使用結構原始disk(5)腐蝕後的影象');
 41 
 42 se2=strel('disk',10);
 43 A3=imerode(A1,se2);
 44 subplot(223),imshow(A3);
 45 title('使用結構原始disk(10)腐蝕後的影象');
 46 
 47 se3=strel('disk',20);
 48 A4=imerode(A1,se3);
 49 subplot(224),imshow(A4);
 50 title('使用結構原始disk(20)腐蝕後的影象');
 51 %影象腐蝕處理過程執行結果如下：
 52 

 53 %% 開運算和閉運算
 54 clc
 55 clear
 56 f=imread('.\images\dipum_images_ch09\Fig0910(a)(shapes).tif');
 57 %se=strel('square',5');%方型結構元素 58 se=strel('disk',5');%圓盤型結構元素 59 imshow(f);%原影象
 60 title('開閉運算原始影象')
 61%執行結果如下：

 62 
 63 %開運算數學上是先腐蝕後膨脹的結果
 64 %開運算的物理結果為完全刪除了不能包含結構元素的物件區域，平滑
 65 %了物件的輪廓，斷開了狹窄的連線，去掉了細小的突出部分
 66 fo=imopen(f,se);%直接開運算
 67 figure,subplot(221),imshow(fo);
 68 title('直接開運算');
 69 
 70 %閉運算在數學上是先膨脹再腐蝕的結果
 71 %閉運算的物理結果也是會平滑物件的輪廓，但是與開運算不同的是，閉運算
 72 %一般會將狹窄的缺口連線起來形成細長的彎口，並填充比結構元素小的洞
 73 fc=imclose(f,se);%直接閉運算
 74 subplot(222),imshow(fc);
 75 title('直接閉運算');
 76 
 77 foc=imclose(fo,se);%先開後閉運算
 78 subplot(223),imshow(foc);
 79 title('先開後閉運算');
 80 
 81 fco=imopen(fc,se);%先閉後開運算
 82 subplot(224),imshow(fco);
 83 title('先閉後開運算');
 84%開閉運算結果如下：

 85 
 86 %先膨脹再腐蝕
 87 fse=imdilate(f,se);%膨脹
 88 
 89 %gcf為得到當前影象的控制代碼，當前影象是指例如PLOT,TITLE,SURF等
 90 %get函式為得到物體的屬性，get(0,'screensize')為返回所有物體screensize屬性值
 91 %set函式為設定物體的屬性
 92 figure,set(gcf,'outerposition',get(0,'screensize'));%具體目的是設定當前視窗的大小
 93 subplot(211),imshow(fse);
 94 title('使用disk(5)先膨脹後的影象');
 95 
 96 fes=imerode(fse,se);
 97 subplot(212),imshow(fes);
 98 title('使用disk(5)先膨脹再腐蝕後的影象');
 99%先膨脹後腐蝕影象如下：

100 
101 %先腐蝕再膨脹
102 fse=imerode(f,se);
103 figure,set(gcf,'outerposition',get(0,'screensize'))
104 subplot(211),imshow(fse);
105 title('使用disk(5)先腐蝕後的影象');
106 
107 fes=imdilate(fse,se);
108 subplot(212),imshow(fes);
109 title('使用disk(5)先腐蝕再膨脹後的影象');
110%先腐蝕後膨脹的影象如下：

111 
112 %% imopen imclose在指紋上的應用
113 clc
114 clear
115 f=imread('.\images\dipum_images_ch09\Fig0911(a)(noisy-fingerprint).tif');
116 se=strel('square',3);%邊長為3的方形結構元素
117 subplot(121),imshow(f);
118 title('指紋原始影象');
119 
120 A=imerode(f,se);%腐蝕
121 subplot(122),imshow(A);
122 title('腐蝕後的指紋原始影象');
123%指紋原始影象和腐蝕後的影象結果如下：

124 
125 fo=imopen(f,se);
126 figure,subplot(221),imshow(fo);
127 title('使用square(3)開操作後的影象');
128 
129 fc=imclose(f,se);
130 subplot(222),imshow(fc);
131 title('使用square閉操作後的影象');
132 
133 foc=imclose(fo,se);
134 subplot(223),imshow(foc);
135 title('使用square(3)先開後閉操作後的影象')
136 
137 fco=imopen(fc,se);
138 subplot(224),imshow(fco);
139 title('使用square(3)先閉後開操作後的影象');
140%指紋影象開閉操作過程結果如下：

141 
142 %% bwhitmiss擊中或擊不中變換
143 clc
144 clear
145 f=imread('.\images\dipum_images_ch09\Fig0913(a)(small-squares).tif');
146 imshow(f);
147 title('擊中或不擊中原始影象');
148%擊中或不擊中原始影象顯示結果如下：

149 
150 B1=strel([0 0 0;0 1 1;0 1 0]);%擊中：要求擊中所有1的位置
151 B2=strel([1 1 1;1 0 0;1 0 0]);%擊不中，要求擊不中所有1的位置
152 B3=strel([0 1 0;1 1 1;0 1 0]);%擊中
153 B4=strel([1 0 1;0 0 0;0 0 0]);%擊不中
154 B5=strel([0 0 0;0 1 0;0 0 0]);%擊中
155 B6=strel([1 1 1;1 0 0;1 0 0]);%擊不中
156 
157 g=imerode(f,B1)&imerode(~f,B2)%利用定義來實現擊中或擊不中
158 figure,subplot(221),imshow(g);
159 title('定義實現組1擊中擊不中影象');
160 
161 g1=bwhitmiss(f,B1,B2);
162 subplot(222),imshow(g1);
163 title('結構陣列1擊中擊不中後的影象');
164 
165 g2=bwhitmiss(f,B3,B4);
166 subplot(223),imshow(g2);
167 title('結構陣列2擊中擊不中的影象');
168 
169 g3=bwhitmiss(f,B5,B6);
170 subplot(224),imshow(g3);
171 title('結構陣列3擊中擊不中的影象');
172%擊中擊不中變換後圖像如下：

173 
174 %%makelut
175 clc
176 clear
177 
178 f=inline('sum(x(:))>=3');%inline是用來定義區域性函式的
179 lut2=makelut(f,2)%為函式f構造一個接收2*2矩陣的查詢表
180 lut3=makelut(f,3)
181 
182 %% Conway生命遊戲
183 clc
184 clear
185 lut=makelut(@conwaylaws,3);
186 bw1=  [0     0     0     0     0     0     0     0     0     0
187        0     0     0     0     0     0     0     0     0     0
188        0     0     0     1     0     0     1     0     0     0
189        0     0     0     1     1     1     1     0     0     0
190        0     0     1     0     0     0     0     1     0     0
191        0     0     1     0     1     1     0     1     0     0
192        0     0     1     0     0     0     0     1     0     0
193        0     0     0     1     1     1     1     0     0     0
194        0     0     0     0     0     0     0     0     0     0
195        0     0     0     0     0     0     0     0     0     0  ];
196 subplot(221),imshow(bw1,'InitialMagnification','fit');
197 title('Generation 1');
198 
199 bw2=applylut(bw1,lut);
200 subplot(222),imshow(bw2,'InitialMagnification','fit'),
201 title('Generation 2');
202 
203 bw3=applylut(bw2,lut);
204 subplot(223),imshow(bw3,'InitialMagnification','fit');
205 title('Generation 3');
206 
207 temp=bw1;
208 for i=2:100
209     bw100=applylut(temp,lut);
210     temp=bw100;
211 end
212 subplot(224),imshow(bw100,'InitialMagnification','fit')
213 title('Generation 100');
214%顯示Generation結果如下：

215 
216 %% getsequence
217 clc
218 clear
219 se=strel('diamond',5)
220 decomp=getsequence(se)%getsequence函式為得到分解的strel序列
221 decomp(1)
222 decomp(2)
223 
224 %% endpoints
225 clc
226 clear
227 
228 f1=imread('.\images\dipum_images_ch09\Fig0914(a)(bone-skel).tif');
229 subplot(121),imshow(f1);
230 title('原始形態骨架影象');
231 
232 g1=endpoints(f1);
233 %set(gcf,'outerposition',get(0,'screensize'));%執行完後自動生成最大的視窗
234 subplot(122),imshow(g1);
235 title('骨架影象的端點影象');
236 %骨架頭像端點檢測頭像如下：
237 
238 f2=imread('.\images\dipum_images_ch09\Fig0916(a)(bone).tif');
239 figure,subplot(121),imshow(f2);
240 title('原始骨頭影象');
241 
242 g2=endpoints(f2);
243 subplot(122),imshow(g2);
244 title('骨頭影象端點頭像');%結果是沒有端點
245%骨頭頭像端點檢測影象如下：

246 
247 %% bwmorph組合常見形態學之細化
248 clc
249 clear
250 f=imread('.\images\dipum_images_ch09\Fig0911(a)(noisy-fingerprint).tif');
251 subplot(221),imshow(f);
252 title('指紋影象細化原圖');
253 
254 g1=bwmorph(f,'thin',1);
255 subplot(222),imshow(g1);
256 title('指紋影象細化原圖');
257 
258 g2=bwmorph(f,'thin',2);
259 subplot(223),imshow(g2);
260 title('指紋影象細化原圖');
261 
262 g3=bwmorph(f,'thin',Inf);
263 subplot(224),imshow(g3);
264 title('指紋影象細化原圖');
265%指紋影象細化過程顯示如下：

266 
267 %% bwmorph組合常見形態學之骨骼化
268 clc
269 clear
270 f=imread('.\images\dipum_images_ch09\Fig0911(a)(noisy-fingerprint).tif');
271 subplot(131),imshow(f);
272 title('指紋影象骨骼化原圖');
273 
274 fs=bwmorph(f,'skel',Inf);
275 subplot(132),imshow(fs);
276 title('指紋影象骨骼化');
277 
278 for k=1:5
279     fs=fs&~endpoints(fs);
280 end
281 subplot(133),imshow(fs);
282 title('指紋影象修剪後骨骼話');
283%指紋影象骨骼化過程顯示：

284 
285 %% 使用函式bwlabel標註連通分量
286 clc
287 clear
288 f=imread('.\images\dipum_images_ch09\Fig0917(a)(ten-objects).tif');
289 imshow(f),title('標註連通分量原始影象');
290%其結果顯示如下：

291 
292 [L,n]=bwlabel(f);%L為標記矩陣，n為找到連線分量的總數
293 [r,c]=find(L==3);%返回第3個物件所有畫素的行索引和列索引
294 
295 rbar=mean(r);
296 cbar=mean(c);
297 
298 figure,imshow(f)
299 hold on%保持當前影象使其不被重新整理
300 for k=1:n
301     [r,c]=find(L==k);
302     rbar=mean(r);
303     cbar=mean(c);
304     plot(cbar,rbar,'Marker','o','MarkerEdgeColor','k',...
305          'MarkerFaceColor','k','MarkerSize',10);%這個plot函式用法不是很熟悉
306     plot(cbar,rbar,'Marker','*','MarkerFaceColor','w');%其中的marker為標記
307 end
308 title('標記所有物件質心後的影象');

309 
310 %% 由重構做開運算
311 clc
312 clear
313 f=imread('.\images\dipum_images_ch09\Fig0922(a)(book-text).tif');
314 subplot(321),imshow(f);
315 title('重構原始影象');
316 
317 fe=imerode(f,ones(51,1));%豎線腐蝕
318 subplot(322),imshow(fe);
319 title('使用豎線腐蝕後的結果');
320 
321 fo=imopen(f,ones(51,1));%豎線做開運算
322 subplot(323),imshow(fo);
323 title('使用豎線做開運算結果');
324 
325 fobr=imreconstruct(fe,f);%fe做標記
326 subplot(324),imshow(fobr);
327 title('使用豎線做重構開運算');
328 
329 ff=imfill(f,'holes');%對f進行孔洞填充
330 subplot(325),imshow(ff);
331 title('對f填充孔洞後的影象');
332 
333 fc=imclearborder(f,8);%清除邊界，2維8鄰接
334 subplot(326),imshow(fc);
335 title('對f清除邊界後的影象');
336%影象重構過程顯示如下：

337 
338 %% 使用頂帽變換和底帽變換
339 clc
340 clear
341 f=imread('.\images\dipum_images_ch09\Fig0926(a)(rice).tif');
342 subplot(221),imshow(f);
343 title('頂帽底帽變換原始影象');
344 
345 se=strel('disk',10);%產生結構元素
346 %頂帽變換是指原始影象減去其開運算的影象
347 %而開運算可用於補償不均勻的背景亮度，所以用一個大的結構元素做開運算後
348 %然後用原影象減去這個開運算，就得到了背景均衡的影象，這也叫做是影象的頂帽運算
349 f1=imtophat(f,se);%使用頂帽變換
350 subplot(222),imshow(f1);
351 title('使用頂帽變換後的影象');
352 
353 %底帽變換是原始影象減去其閉運算後的影象
354 f2=imbothat(imcomplement(f),se);%使用底帽變換，為什麼原影象要求補呢？
355 %f2=imbothat(f,se);%使用底帽變換
356 subplot(223),imshow(f2);
357 title('使用底帽變換後的影象');
358 
359 %頂帽變換和底帽變換聯合起來用，用於增加對比度
360 f3=imsubtract(imadd(f,imtophat(f,se)),imbothat(f,se));%裡面引數好像不合理？
361 subplot(224),imshow(f3);
362 title('使用頂帽底帽聯合變換後圖像');
363%頂帽底帽變換過程影象如下：

364 
365 %%使用開運算和閉運算做形態學平滑
366 %由於開運算可以除去比結構元素更小的明亮細節，閉運算可以除去比結構元素更小的暗色細節
367 %所以它們經常組合起來一起進行平滑影象並去除噪聲
368 clc
369 clear
370 f=imread('.\images\dipum_images_ch09\Fig0925(a)(dowels).tif');
371 subplot(221),imshow(f);
372 title('木釘影象原圖');
373 
374 se=strel('disk',5);%disk其實就是一個八邊形
375 fo=imopen(f,se);%經過開運算
376 subplot(222),imshow(f);
377 title('使用半徑5的disk開運算後的影象');
378 
379 foc=imclose(fo,se);
380 subplot(223),imshow(foc);
381 title('先開後閉的影象');
382 
383 fasf=f;
384 for i=2:5
385     se=strel('disk',i);
386     fasf=imclose(imopen(fasf,se),se);
387 end
388 subplot(224),imshow(fasf);
389 title('使用開閉交替濾波後圖像');
390%使用開運算和閉運算做形態學平滑結果如下：

391 
392 %% 顆粒分析
393 clc
394 clear
395 f=imread('.\images\dipum_images_ch09\Fig0925(a)(dowels).tif');
396 
397 sumpixels=zeros(1,36);
398 for k=0:35
399     se=strel('disk',k);
400     fo=imopen(f,se);
401     sumpixels(k+1)=sum(fo(:));
402 end
403 
404 %可以看到，連續開運算之間的表面積會減少
405 plot(0:35,sumpixels),xlabel('k'),ylabel('surface area');
406 title('表面積和結構元素半徑之間的關係');
407%其運算結果如下：   

408 
409 figure,plot(-diff(sumpixels));%diff()函式為差分或者近似倒數，即相鄰2個之間的差值
410 xlabel('k'),ylabel('surface area reduction');
411 title('減少的表面積和結構元素半徑之間的關係');
412%其運算結果如下：

413 
414 %% 使用重構刪除複雜影象的背景
415 clc
416 clear
417 f=imread('.\images\dipum_images_ch09\Fig0930(a)(calculator).tif');
418 subplot(221),imshow(f);
419 title('灰度級重構原影象');
420 
421 f_obr=imreconstruct(imerode(f,ones(1,71)),f);
422 subplot(222),imshow(f_obr);
423 title('經開運算重構圖');
424 
425 f_o=imopen(f,ones(1,71));
426 subplot(223),imshow(f_o);
427 title('經開運算後圖');
428 
429 f_thr=imsubtract(f,f_obr);
430 subplot(224),imshow(f_thr);
431 title('頂帽運算重構圖')
432%使用重構刪除複雜影象的背景1:

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