【youcans 的 OpenCV 例程200篇】134. 形态学重建之细胞计数

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【youcans 的 OpenCV 例程200篇】134. 形态学重建之细胞计数

4. 形态学图像重建

形态学重建的核心是测地膨胀和测地腐蚀。

图像的形态学重建涉及两幅图像和一个结构元:图像 F 是标记,包含重建的起点;图像 G 是模板,用来约束重建;结构元 B 定义连通性,通常是全 1 的 3*3 陈列。

在二值图像中,测地腐蚀或测地膨胀是将腐蚀或膨胀结果与模板图像 G 进行交集运算(与)或并集运算(或),在灰度图像中的推广则是以求最大值、最小值来取代二值的与或操作。

简单地说,测地膨胀和测地腐蚀就是有条件的膨胀和腐蚀。膨胀或腐蚀结果与模板图像进行交集或并集运算,从而对膨胀或腐蚀操作施加了特定的约束。


4.4 形态学边界清除

从图像中提取目标是图像处理的基本任务,检测接触边界是常用的算法。

对于二值图像 I(x,y)I(x,y)I(x,y),开发一种基于形态学重建的边界清除的算法:

使用原图像 III 作为模板,构造一幅标记图像 F。

标记图像 F 的边框位置为 III,其它位置均为 0(白色),即:
F(x,y)={I(x,y),(x,y)在边界上0,其它F(x,y) = \begin{cases} I(x,y) &, (x,y)在边界上\\0 &, 其它\end{cases} F(x,y)={I(x,y)0,(x,y),
计算形态学重建 RID(F)R^D_I(F)RID(F) 提取接触边界的目标,由 X=I−RID(F)X= I - R^D_I(F)X=IRID(F) 即可得到一幅由图像 I(x,y)I(x,y)I(x,y) 重建的,目标不接触边界的图像 X。

基于形态学重建的边界清除,首先构造标记图像 F。使用原图像 III 作为与操作的掩模模板,可以保护迭代期间所有的前景像素不会被改变。

标记图像 F 的边界为 I(x,y)I(x,y)I(x,y),属于接触边界的目标。除原图像中接触边界的目标之外,黑色从边界开始向内不断膨胀,直到充满图像。对收敛的标记图像求补,得到边界清除的重建结果。


例程 10.24:基于形态学重建的细胞计数

本例是基于形态学重建的细胞计数,需要清除边界上不完整的细胞,因此算法原理与边界清除是相同的。由于原图像是浅色背景,二值化处理后的背景为白色,因此用原图像的补集作为模板。
(1)构造标记图像 F 作为膨胀重建的标记,标记图像的边框位置为 III,其它位置均为 1;
(2)使用十字形结构元(MORPH_CROSS),对标记图像 F 进行膨胀恢复;
(3)用原图像的补集作为模板来约束重建,与膨胀恢复图像进行逻辑与;
(4)重复图像 F 的重构运算,直到达到稳定收敛状态;
(5)原图像(白色背景)与收敛的标记图像 F 或运算,得到边界清除的重建结果。

    # 10.24: 基于形态学重建的细胞计数imgGray = cv2.imread("../images/imgBloodCell.png", flags=0)  # flags=0 灰度图像ret, imgBin = cv2.threshold(imgGray, 205, 255, cv2.THRESH_BINARY)  # 二值化处理 (黑色0/白色1)imgMask = cv2.bitwise_not(imgBin)  # 二值图像的补集# 构造标记图像marker = np.zeros_like(imgBin, dtype=np.uint8)marker[0, :] = imgBin[0, :]marker[-1, :] = imgBin[-1, :]marker[:, 0] = imgBin[:, 0]marker[:, -1] = imgBin[:, -1]markerIni = marker.copy()  # 标记图像: 边框 f(x,y)=I(x,y),其它为 0# 形态学重建element = cv2.getStructuringElement(cv2.MORPH_CROSS, (3, 3))while True:marker_pre = marker  # 保存 F(n-1)dilation = cv2.dilate(marker, kernel=element)  # 膨胀重建marker = cv2.bitwise_and(dilation, imgMask)  # 原图像作为模板用来约束重建,按位与,有 0 得 0if (marker_pre == marker).all():  # F(n)=F(n-1)?,判断是否达到稳定收敛状态break# imgRebuild = imgBin + marker  # 按位或,有 1 得 1imgRebuild = cv2.bitwise_or(imgBin, marker)  # 按位或,有 1 得 1# 显示plt.figure(figsize=(10, 6))plt.subplot(231), plt.imshow(imgGray, cmap='gray'), plt.title("origin image"), plt.axis("off")plt.subplot(232), plt.imshow(imgBin, cmap='gray'), plt.title("binary image"), plt.axis("off")plt.subplot(233), plt.imshow(imgMask, cmap='gray'), plt.title("mask image"), plt.axis("off")plt.subplot(234), plt.imshow(markerIni, cmap='gray'), plt.title("initial marker"), plt.axis("off")plt.subplot(235), plt.imshow(marker, cmap='gray'), plt.title("final marker"), plt.axis("off")plt.subplot(236), plt.imshow(imgRebuild, cmap='gray'), plt.title("rebuild image"), plt.axis("off")plt.tight_layout()plt.show()

在这里插入图片描述


(本节完)


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