數位影像處理_黃正民_單元五 型態學影像處理_Part 1 型態學影像處理的基本概念

各位同學大家好 歡迎來到這一門課數位影像處理 那這個單元我們要講單元五 型態學影像處理 我是授課老師黃正銘 目前任教於臺北科技大學電機系 那在這個單元的學習目標與大綱 首先我們會講到型態學影像處理的一些基本概念 接下來我們會講到幾個基本的型態學影像處理 包括輕實處理、膨脹處理 以及斷開與閉合處理 最後我們會講到這些型態學影像處理 在影像上面以及電腦視覺上面的一些延伸運用 接著是Part 1 我們會介紹型態學影像處理的基本概念 型態學是對於區塊的形狀來做一些處理 我們以這一張二值化影像為例 我們可以很明顯的看到是一個人的側影 但是其中有許多白色以及黑色的一些各種形狀的區塊 我們稱之為雜訊或是一些幹擾 在這個階段我們就可以透過型態學影像處理 將人的外型輪廓很明顯的把它萃取出來 而形狀是機器視覺或是影像處理時 一個非常重要的資訊 我們可以從物體的圓形、方形或是三角形 來判斷它是屬於哪一個類別 或是對其做一些辨識 而且形狀還有一個很重要的特色 就是我們從這個人的剪影可以看到 當它的外型輪廓受到一些遮蔽的時候 我們還是可以將其正確的判斷出來 所以形狀有一個很大的特色 就是它不會受到一些遮蔽的影響或是幹擾 那型態學影像處理可以應用在哪些地方呢 比如說簡化影像資料 當我們在計算甜甜圈的個數的時候 我們會用圓形偵測來計算它的內圓或外圓 但是一個甜甜圈會有兩個圓形 所以我們這時候就可以透過型態學影像處理 來將資料進行簡化 來計算一個外圓的數目 此外型態學影像處理還可以應用於 保留重要的形狀特徵 我們可以將這一個外型輪廓的物體 它的骨幹萃取出來 來記錄它的特色 再來型態學影像處理還可以應用於消除雜訊 我們這邊指的雜訊是一些不相關的部分 比如說當我們在辨識這個英文字母小寫a的時候 有一個紅色圈的這個毛邊出現 這時候我們也可以應用型態學影像處理 將其去除 那去除掉雜訊的幹擾 可以使得我們的辨識更為的正確精準 那型態學影像處理是基於數學的集合理論 應用在影像上面所發展出來的一個方法 那型態學的運算子 主要是包含了膨脹與侵蝕 斷開與閉合 而斷開與閉合又是由膨脹與侵蝕兩者 所組合而成的 那型態學影像處理的運算子 它的組合變化可以包含了各種的功能 比如說形狀的表示 區塊的分解 特徵的萃取 或者是等等各種的應用 我們在之後的延伸應用的時候 會有更多的實例與大家分享 那我們首先以二值化影像型態學為例 在何時呢 我們會需要使用到型態學來做處理 我們看到這邊有一張灰階的影像處理 當我們擷取進來一張灰階的影像輸入的時候 我們會先做一個二值化的處理 二值化處理呢 是當一個影像的像素點坐標RC 它的顏色值i 我們與一個罰值t來做比較 假若它的顏色值i大於罰值t的時候 我們會將其設為白色255 那如果顏色i小於罰值t的時候呢 我們就會將其設為黑色0 一般來說 白色會是我們有興趣的區塊或是像素點 而黑色呢 我們又會把它將其稱之為背景 在做完二值化影像之後呢 我們可以很明顯的看到 在屬於人之外的背景部分 有許多白色的雜點 在帽子的邊緣部分呢 有一些帽碎、鎖碎的這些結構出現 而在人臉上面呢 又有一些黑色的這些幹擾影像 使得人臉的輪廓呢 不夠清晰明確 所以接下來呢 其實我們就可以透過形態學影像處理 來去除雜訊、簡化影像資料 並且保留一些重要的區塊 而通常在形態學影像處理之後呢 我們就會接著做連通元件 connected component的方法處理 connected component連通元件之後呢 我們就可以得到 影像上面的幾個明顯重要的區塊 接著呢 再來對其中的這些區塊 來做特性、特質的一些分析 我們就可以瞭解影像中 有哪些物體、有哪些特性 是不是有我們想要的物體出現 那接下來呢 我們來談到形態學影像處理的 一些基本的操作概念 通常在形態學影像處理的時候呢 我們會有一張輸入影像 A 那以我們剛剛提到的 二值化影像形態學為例 就是我們經過二值化之後的 這一張影像資料 那此外呢 我們還會有一個結構元素 我們把它稱作 structuring element B 那在形態學影像處理操作的時候呢 我們會使用這個結構元素 B 來逐列逐行地掃描 輸入影像的每一個像素點 那在每一個像素點的時候呢 我們會將每一個像素點 鄰近的區域與結構元素 來互相做一些數值上面的比較 在這個時候呢 我們就會進行集合運算操作 那在下一個章節的時候呢 其實我們就會來談到數學上面 集合運算操作一些基本知識 還有一些原理概念 那在這個結構元素呢 通常由於不同的應用 不同的使用特徵 以及不同的目的 我們可能又會將其稱之為 核心 kernel 或者是遮罩 mask 或者是濾波器 filter 那在這邊呢 我們指的其實都是同樣的這個結構元素 也是用來將原本的輸入影像 做一些處理的這個操作元件 那在這個地方呢 我們來對 Part 1 做一個小節 形態學影像處理的應用功能 是我們在這個章節已經學到的知識 除此之外呢 我們也曉得在什麼時機 會需要使用到形態學的影像處理 另外呢還有就是 形態學影像處理的基本的輸入 以及操作方法 我們在剛剛也做了介紹 那在下一個章節呢 我們會對集合的知識 來做介紹以及分析 那謝謝大家