03-形态学操作（针对灰度图像）

针对灰度图像

1. 腐蚀

实现：在图像f中的某一像素点，以结构元素B的中心位置处对应该像素点, 若以该像素点为中心，寻找在结构元素B大小覆盖的邻域范围内(图像f上) 的最小值来代替该点像素值，作为腐蚀后对应位置的像素；简言之，邻域内(局部)最小值来代替该点像素。

主要作用：腐蚀过的图像一般背景比原图像要稍暗一些，比结构元b小的亮度特征被腐蚀掉了；

c++实现代码：

void gray_erode(Mat &src, Mat &dst, int n) 
{
    std::vector<float> winTotal;
    src.copyTo(dst);

    int windows_size = n*n;
    int edge = n / 2;

    for (int i = edge; i < src.rows - edge; i++)
    {
        uchar * dstptr = dst.ptr(i);

        for (int j = edge; j < src.cols - edge; j++)
        {

            winTotal.clear();
            for (int x = -edge; x <= edge; x++)
            {
                for (int y = -edge; y <= edge; y++)
                {
                    winTotal.push_back(src.at<uchar>(i + x, j + y));
                }
            }

            std::sort(winTotal.begin(), winTotal.end());

            /*for (int t = 0; t < winTotal.size(); t++) 
                cout << t << ",      " << winTotal[t] << endl;*/

            dstptr[j] = winTotal[0];
            
        }

    }
}

2. 膨胀

实现：参考上述腐蚀的实现，只不过这里是用局部最大值来代替；

c++实现代码：

void gray_dilate(Mat &src, Mat &dst, int n)
{
    std::vector<float> winTotal;
    src.copyTo(dst);

    int windows_size = n*n;
    int edge = n / 2;

    for (int i = edge; i < src.rows - edge; i++)
    {
        uchar * dstptr = dst.ptr(i);

        for (int j = edge; j < src.cols - edge; j++)
        {
            winTotal.clear();
            for (int x = -edge; x <= edge; x++)
            {
                for (int y = -edge; y <= edge; y++)
                {
                    winTotal.push_back(src.at<uchar>(i + x, j + y));
                }
            }

            std::sort(winTotal.begin(), winTotal.end());

            /*for (int t = 0; t < winTotal.size(); t++)
            cout << t << ",      " << winTotal[t] << endl;*/

            dstptr[j] = winTotal[winTotal.size()-1];
        }

    }
}

3. 开操作

实现：先腐蚀（局部最小值），后膨胀（局部最大值）；

主要作用：开操作用于去除较小的明亮细节，而保持整体灰度级和较大的明亮特征相对不变；

c++实现代码：

void gray_openOperation(Mat &src, Mat &dst, int n) 
{
    Mat src_temp;
    gray_erode(src, src_temp, n);
    gray_dilate(src_temp, dst, n);
}

4. 闭操作

实现：先膨胀（局部最大值），后腐蚀（局部最小值）；

主要作用：闭操作主要用于削弱暗特征，削弱的程度取决于这些特征相对于结构元的尺寸，而亮的细节和背景相对来说未受影响；

c++实现代码：

void gray_closeOperation(Mat &src, Mat &dst, int n)
{
    Mat src_temp;
    gray_dilate(src, src_temp, n);
    gray_erode(src_temp, dst, n);
}

5. 顶帽变换

实现：图像f减去其开操作；

主要作用：顶帽变换用于暗背景上的亮物体（有待后续完善...）;

c++实现代码：

void gray_topHat(Mat &src, Mat &dst, int n) 
{
    Mat src_temp;
    gray_openOperation(src, src_temp, n);

    if (src.rows == src_temp.rows && src.cols == src_temp.cols
        && src.type() == src_temp.type()) 
    {
        subtract(src, src_temp, dst);
    }
}

6. 底帽操作

实现：图像f的闭操作减去图像f；

主要作用：底帽作用用于亮背景上的暗物体（有待后续完善...）

c++实现代码：

void gray_bottomCap(Mat &src, Mat &dst, int n) 
{
    Mat src_temp;
    gray_closeOperation(src, src_temp, n);

    if (src.rows == src_temp.rows && src.cols == src_temp.cols
        && src.type() == src_temp.type())
    {
        subtract(src_temp, src, dst);
    }

}