【youcans 的 OpenCV 例程200篇】141. 灰度底帽变换的三维地形图

5.3 灰度顶帽变换和灰度底帽运算

图像相减结合开运算和闭运算，就得到顶帽变换和底帽变换。

灰度图像 f 的顶帽变换定义为原图像减去图像开运算结果：
$$T_{hat}(f)=f-(f\circ b)=f-(f\ominus b)\oplus b$$

开运算可以删除暗背景下的亮区域，顶帽变换可以得到原图中的亮区域，因此又称白顶帽变换。

类似地，灰度图像 f 的低帽变换定义为图像闭运算结果减去原图像：

$$B_{hat}(f)=f\bullet b-f=(f\oplus b)\ominus b-f$$

闭运算可以删除亮背景下的暗区域，底帽变换可以得到原图中的暗区域，因此又称黑底帽变换。

OpenCV 中的函数 cv.morphologyEx 可以实现图像的顶帽运算和底帽运算，参数 op 则要分别设为 MORPH_TOPHAT、MORPH_BLACKHAT。

例程 10.32：灰度底帽变换的三维地形图

均匀光照对于从背景中提取目标十分重要。类似地，底帽变换的重要用途也是校正不均匀光照的影响，可以用于删除亮背景下的暗区域，从而得到原图中的暗区域。

    # 10.32: 灰度底帽变换的三维地形图
    imgGray = cv2.imread("../images/imgHat01.png", flags=0)  # flags=0 灰度图像

    # 闭运算
    element = cv2.getStructuringElement(cv2.MORPH_ELLIPSE, (25, 25))  # 圆形结构元
    imgClose = cv2.morphologyEx(imgGray, cv2.MORPH_CLOSE, element)  # 闭运算

    # 底帽运算
    element = cv2.getStructuringElement(cv2.MORPH_ELLIPSE, (55, 55))  # 圆形结构元
    imgBhat = cv2.morphologyEx(imgGray, cv2.MORPH_BLACKHAT, element)  # 底帽运算

    fig = plt.figure(figsize=(10, 6))
    plt.subplot(231), plt.title("Origin"), plt.axis('off')
    plt.imshow(imgGray, cmap='gray', vmin=0, vmax=255)
    plt.subplot(232), plt.title("Closing image"), plt.axis('off')
    plt.imshow(imgClose, cmap='gray', vmin=0, vmax=255)
    plt.subplot(233), plt.title("Blackhat image"), plt.axis('off')
    plt.imshow(imgBhat, cmap='gray', vmin=0, vmax=255)

    h = np.arange(0, imgGray.shape[1])
    w = np.arange(0, imgGray.shape[0])
    xx, yy = np.meshgrid(h, w)  # 将一维数组 xnew, ynew 转换为网格点集（二维数组）
    ax1 = plt.subplot(234, projection='3d')
    ax1.plot_surface(xx, yy, imgGray, rstride=1, cstride=1, cmap='coolwarm', linewidth=0)
    ax1.set_xticks([]), ax1.set_yticks([]), ax1.set_zticks([])
    ax2 = plt.subplot(235, projection='3d')
    ax2.plot_surface(xx, yy, imgClose, rstride=1, cstride=1, cmap='coolwarm', linewidth=0)
    ax2.set_xticks([]), ax2.set_yticks([]), ax2.set_zticks([])
    ax3 = plt.subplot(236, projection='3d')
    ax3.plot_surface(xx, yy, imgBhat, rstride=1, cstride=1, cmap='coolwarm', linewidth=0)
    ax3.set_xticks([]), ax3.set_yticks([]), ax3.set_zticks([])
    plt.tight_layout()
    plt.show()

（本节完）

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