halcon形态学处理

### Halcon 中形态学处理算子的使用教程及实例 #### 形态学操作简介 形态学操作主要用于图像预处理阶段，用于改善图像质量或提取有用特征。常见的形态学操作包括膨胀、腐蚀、开运算和闭运算等。 #### 基本概念 - **膨胀**：通过扩展前景对象边界来填充物体内部的小孔洞或连接相邻的对象。 - **腐蚀**：收缩前景对象边界，去除小颗粒噪声或分离粘连的目标。 - **开运算**：先腐蚀再膨胀，常用于消除小型结构并平滑轮廓。 - **闭运算**：先膨胀再腐蚀，通常用来填补目标内的狭缝或将邻近元素合并[^2]。 #### 实际应用案例 下面展示如何利用 `opening_circle` 函数实现圆形结构下的开运算： ```cpp * 创建窗口显示结果 dev_open_window (0, 0, 512, 512, 'black', WindowHandle) * 加载原始二值化图像 WiresFilled read_image (Image, 'wires_filled') * 对输入图像执行基于圆形结构元大小为15.5像素半径的开运算 opening_circle (WiresFilled, ResultImage, 15.5) * 显示原图与处理后的对比效果 dev_display(Image) dev_display(ResultImage) ``` 此代码片段展示了如何读取一张名为 "wires_filled" 的二值图片，并对其进行开运算以移除较小不连续部分的同时保持较大形状不变。最终，在同一窗口内先后显示出原始图像及其经过形态变换之后的结果以便直观比较[^4]。 对于更复杂的场景，比如计算两个不同区域之间的差异，则可以采用如下方式： ```cpp * 打开一个新的绘图窗口 dev_open_window (0, 0, 512, 512, 'black', WindowHandle) * 定义两个不同的圆形区域 Circle1 和 Circle2 gen_circle (Circle1, 114.5, 127.5, 89.3588) gen_circle (Circle2, 163.5, 171.5, 94.8472) * 计算这两个圆圈所代表区域间的对称差集 RegionDifference symm_difference(Circle1, Circle2 ,RegionDifference) * 清屏准备绘制新的图形内容 dev_clear_window () * 展示上述两圆交集之外的部分即它们各自的特有成分 dev_display (RegionDifference) ``` 这段脚本说明了怎样创建一对具有特定参数设定的圆形区域，并求解二者间唯一的公共外部空间——也就是所谓的“对称差”。这有助于理解当面对复杂几何关系时应采取何种策略来进行有效分析[^3]。

### Halcon 中形态学图像处理方法 #### 形态学操作概述 Halcon 提供了一系列用于二值图像的形态学操作工具，主要包括膨胀、腐蚀、开运算以及闭运算。这些操作能够对图像进行结构性改变而非简单的形状修改[^1]。 #### 基本形态学算子介绍 ##### 膨胀 (Dilation) 通过`dilation_circle`算子实现，该过程会扩展前景对象边界上的像素点，使得物体轮廓向外扩张，从而填充内部孔洞或连接邻近的对象[^2]。 ```cpp // C++ code example using HALCON library to perform dilation on a binary image. #include "halcon.h" void DilateImage(HObject &BinaryImage, HObject &ResultImage){ HTuple Radius = 1; // Define the radius of structuring element dilation_circle(BinaryImage, ResultImage, Radius); } ``` ##### 腐蚀 (Erosion) 利用`erosion_circle`函数完成，此功能正好相反于膨胀——它收缩了目标物边缘并减少了噪声干扰，在去除小颗粒的同时也可能切断较细部分[^3]。 ```cpp // Example function demonstrating how to apply erosion operation in HALCON. void ErodeImage(HObject &InputImage, HObject &OutputImage){ HTuple Radius = 1; erosion_circle(InputImage, OutputImage, Radius); } ``` #### 复合形态学变换 ###### 开运算 (Opening Operation) 由先执行一次腐蚀再紧接着做一次膨胀构成，主要作用在于消除孤立的小斑点和平滑较大物体表面而不影响其面积大小。 ```cpp // Implementation of opening morphological transformation with circle-shaped SE. void OpenImage(HObject &SourceImage, HObject &OpenedImage){ HTuple Radius = 1; HObject TempImage; erosion_circle(SourceImage, TempImage, Radius); dilation_circle(TempImage, OpenedImage, Radius); } ``` ###### 闭运算 (Closing Operation) 顺序颠倒过来即为闭运算，先是扩大后缩小的过程有助于封闭狭窄缝隙并且修复断裂线条。 ```cpp // Code snippet showing closing morphology applied via HALCON API calls. void CloseImage(HObject &OriginalImage, HObject &ClosedImage){ HTuple Radius = 1; HObject IntermediateImg; dilation_circle(OriginalImage, IntermediateImg, Radius); erosion_circle(IntermediateImg, ClosedImage, Radius); } ``` 除了上述基本和复合型外还有其他特殊形式如顶帽(Top Hat)与底帽(Bottom Hat)，它们分别基于原图同经过开/闭运算了的结果之间的差异来突出显示特定特征。