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算法|基于MATLAB的腐蚀膨胀算法实现

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本篇文章要分享的是基于MATLAB的腐蚀膨胀算法实现，腐蚀膨胀是形态学图像处理的基础，腐蚀在二值图像的基础上做“收缩”或“细化”操作，膨胀在二值图像的基础上做“加长”或“变粗”的操作。
什么是二值图像呢？把一幅图片看做成一个二维的数组，那么二值图像是一个只有0和1的逻辑数组，我们前面Sobel边缘检测后的图像输出边缘效果，设置个阈值，大于阈值输出为1，小于阈值输出为0，最后输出就是一幅二维图像了。
腐蚀 腐蚀是一种消除边界点，使边界向内部收缩的过程。可以用来消除小且无意义的物体。用3X3的结构元素，扫描图像的每一个像素，用结构元素与其覆盖的二值图像做“与”操作，如果都为1，结果图像的该像素为1。否则为0。结果会使二值图像小一圈。
有一个形象的比喻来可以说明该运算，用0表示蛀虫，1表示大米。蛀虫腐蚀大米的过程便是腐蚀运算，

算法|基于MATLAB的腐蚀膨胀算法实现
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腐蚀
如图所示，对于一个像素矩阵而言，只要有蛀虫（0）的存在，大米（1）就会被腐蚀掉了，即使只存在一个蛀虫（0），但是还是会被蛀虫腐蚀完毕，最后一幅图上面由于没有蛀虫（0）所以大米完好无损。
关于算法的实现，可以用下式子来表示，即3x3像素的运算：
P = P11 & P12 & P13 & P21 & P22 & P23 & P31 & P32 & P33
在FPGA中，为了通过面积去换速度，我们将上式改变如下：
P1 = P11 & P12 & P13
P2 = P21 & P22 & P23
P3 = P31 & P32 & P33
P = P1 & P2 & P3
MATLAB中可以直接写一个按位或运算。


膨胀 膨胀是将与物体接触的所有背景点合并到该物体中，使边界向外部扩张的过程。可以用来填补物体中的空洞。用3X3的结构元素，扫描图像的每一个像素，用结构元素与其覆盖的二值图像做“与”操作，如果都为0，结果图像的该像素为0,。否则为1。结果使二值图像扩大一圈。
先腐蚀后膨胀的过程称为开运算。用来消除小物体、在纤细点处分离物体、平滑较大物体的边界的同时并不明显的改变其面积。先膨胀后腐蚀的过程称为比运算，用来填充物体内细小空间、连接邻近物体、平滑其边界的同时并不明显改变其面积。
膨胀算法用最简单的比喻来描述：0表示害虫，1表示青蛙，青蛙吃了害虫表示膨胀运算，我们用3*3像素阵列来解释：

算法|基于MATLAB的腐蚀膨胀算法实现
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膨胀
如图所示，图左只有害虫（0），所以害虫都活着，中间那个图，虽然只有一个害虫，但是还是会被青蛙全部吃掉，最右边的那幅图，都是青蛙，所以青蛙始终是青蛙。
【算法|基于MATLAB的腐蚀膨胀算法实现】关于算法的实现，可以用下式子来表示，即3x3像素的运算：
P = P11 | P12 | P13 | P21 | P22 | P23 | P31 | P32 | P33
在HDL中，为了通过面积去换速度，我们将上式改变如下：
P1 = P11 | P12 | P13
P2 = P21 | P22 | P23
P3 = P31 | P32 | P33
P = P1 | P2 | P3
MATLAB中可以直接写一个按位与运算。
开运算闭运算 先腐蚀后膨胀叫开运算，开运算的作用是清除图像边缘周围非边缘的细小的点。先膨胀后腐蚀为闭运算，闭运算的作用是清除图像内部的空洞，
如果我们的目标物体外面有很多无关的小区域，就用开运算去除掉；如果物体内部有很多小黑洞，就用闭运算填充掉。
MATLAB逻辑运算函数 bitand(), 对十进制数进行逐位逻辑与运算：先将十进制数转换成二进制数，然后逐位与运算，其运算结果转换为十进制。
bitor(), 对十进制数进行逐位逻辑或运算：先将十进制数转换成二进制数，然后逐位与运算，其运算结果转换为十进制。
MATLAB代码实现 需要了解代码的私聊我，发你。（这就不再复制了）
处理后结果对比 为了可以清晰的看到图像边缘的变化，我们把黑色作为背景，白色作为边缘。



算法|基于MATLAB的腐蚀膨胀算法实现
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Sobel边缘检测后的lena

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腐蚀后的lena



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膨胀后的lena



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先腐蚀后膨胀开运算lena



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先膨胀后腐蚀闭运算lena
从上面两幅图可以看出，腐蚀后的图像边缘明显变细，消除了更多假边缘，在腐蚀基础上使用膨胀算法的lena将腐蚀后的边缘扩大、加粗，这样看起来更清楚。

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