収縮と膨張

目次

• 目的
• Morphological Operations
  • 膨張
  • 収縮
• コード
• Explanation
  • 収縮関数 (CPP)
  • 膨張関数 (CPP)
  • 画像の更新 (Java)
  • 収縮メソッド (Java)
  • 膨張関数 (Java)
  • 収縮関数 (Python)
  • 膨張関数 (Python)
• 結果

前のチュートリアル: 画像の平滑化
次のチュートリアル: さらなるモルフォロジー変換

原著者	Ana Huamán
互換性	OpenCV >= 3.0

目的

このチュートリアルでは、以下の方法を学ぶ:

• Apply two very common morphological operators: Erosion and Dilation. For this purpose, you will use the following OpenCV functions:
  • cv::erode
  • cv::dilate

覚え書き

以下の説明は、BradskiとKaehlerによる書籍 Learning OpenCV に基づくものである。

モルフォロジー演算

• 簡単に言えば、形状に基づいて画像を処理する一連の演算である。モルフォロジー演算は構造化要素 (structuring element)を入力画像に適用し、出力画像を生成する。
• The most basic morphological operations are: Erosion and Dilation. They have a wide array of uses, i.e. :
  • ノイズの除去
  • 画像内の個々の要素の分離、および離れた要素の連結。
  • 画像内の輝度の盛り上がりや穴の検出
• 次の画像を例として、膨張と収縮を簡単に説明する。

膨張

• この演算は、画像 \(A\) を、任意の形状やサイズ（通常は正方形または円）を持つカーネル ( \(B\)) で畳み込むことから成る。
• カーネル \(B\) にはアンカー点 (anchor point)が定義されており、通常はカーネルの中心である。
• カーネル \(B\) を画像上で走査しながら、\(B\) が重なるピクセルのうち最大の値を計算し、アンカー点の位置にある画像のピクセルをその最大値で置き換える。推測できるとおり、この最大化演算によって画像内の明るい領域が「成長」する（このため膨張 (dilation)という名前になっている）。
• 膨張演算は次のとおりである。\(\texttt{dst} (x,y) = \max _{(x',y'): \, \texttt{element} (x',y') \ne0 } \texttt{src} (x+x',y+y')\)
• 上の画像を例にとる。膨張を適用すると、次のような結果が得られる。

• 文字の明るい領域が、背景の黒い領域の周りで膨張する。

収縮

• この演算は膨張と対をなすものである。与えられたカーネルの領域にわたって局所的な最小値を計算する。
• カーネル \(B\) を画像上で走査しながら、\(B\) が重なるピクセルのうち最小の値を計算し、アンカー点の下にある画像のピクセルをその最小値で置き換える。
• 収縮演算は次のとおりである。\(\texttt{dst} (x,y) = \min _{(x',y'): \, \texttt{element} (x',y') \ne0 } \texttt{src} (x+x',y+y')\)
• 膨張の例と同様に、元の画像（上に示したもの）に収縮演算子を適用できる。下の結果を見るとわかるように、画像の明るい領域は細くなり、暗い領域は大きくなる。

コード

C++

このチュートリアルのコードを以下に示す。こちらからダウンロードすることもできる。

 
#include "opencv2/imgproc.hpp"
#include "opencv2/highgui.hpp"
#include <iostream>
 
using namespace cv;
using namespace std;
 
Mat src, erosion_dst, dilation_dst;
 
int erosion_elem = 0;
int erosion_size = 0;
int dilation_elem = 0;
int dilation_size = 0;
int const max_elem = 3;
int const max_kernel_size = 21;
 
void Erosion( int, void* );
void Dilation( int, void* );
 
 
int main( int argc, char** argv )
{
 CommandLineParser parser( argc, argv, "{@input | LinuxLogo.jpg | input image}" );
  src = imread( samples::findFile( parser.get<String>( "@input" ) ), IMREAD_COLOR );
 if( src.empty() )
  {
    cout << "Could not open or find the image!\n" << endl;
    cout << "Usage: " << argv[0] << " <Input image>" << endl;
 return -1;
  }
 
  namedWindow( "Erosion Demo", WINDOW_AUTOSIZE );
  namedWindow( "Dilation Demo", WINDOW_AUTOSIZE );
  moveWindow( "Dilation Demo", src.cols, 0 );
 
  createTrackbar( "Element:\n 0: Rect \n 1: Cross \n 2: Ellipse \n 3: Diamond", "Erosion Demo",
          &erosion_elem, max_elem,
          Erosion );
 
  createTrackbar( "Kernel size:\n 2n +1", "Erosion Demo",
          &erosion_size, max_kernel_size,
          Erosion );
 
  createTrackbar( "Element:\n 0: Rect \n 1: Cross \n 2: Ellipse \n 3: Diamond", "Dilation Demo",
          &dilation_elem, max_elem,
          Dilation );
 
  createTrackbar( "Kernel size:\n 2n +1", "Dilation Demo",
          &dilation_size, max_kernel_size,
          Dilation );
 
  Erosion( 0, 0 );
  Dilation( 0, 0 );
 
  waitKey(0);
 return 0;
}
 
 
void Erosion( int, void* )
{
 int erosion_type = 0;
 if( erosion_elem == 0 ){ erosion_type = MORPH_RECT; }
 else if( erosion_elem == 1 ){ erosion_type = MORPH_CROSS; }
 else if( erosion_elem == 2) { erosion_type = MORPH_ELLIPSE; }
 else if( erosion_elem == 3) { erosion_type = MORPH_DIAMOND; }
 
 Mat element = getStructuringElement( erosion_type,
 Size( 2*erosion_size + 1, 2*erosion_size+1 ),
 Point( erosion_size, erosion_size ) );
 
 erode( src, erosion_dst, element );
 imshow( "Erosion Demo", erosion_dst );
}
 
 
void Dilation( int, void* )
{
 int dilation_type = 0;
 if( dilation_elem == 0 ){ dilation_type = MORPH_RECT; }
 else if( dilation_elem == 1 ){ dilation_type = MORPH_CROSS; }
 else if( dilation_elem == 2) { dilation_type = MORPH_ELLIPSE; }
 else if( dilation_elem == 3) { dilation_type = MORPH_DIAMOND; }
 
 Mat element = getStructuringElement( dilation_type,
 Size( 2*dilation_size + 1, 2*dilation_size+1 ),
 Point( dilation_size, dilation_size ) );
 
 dilate( src, dilation_dst, element );
 imshow( "Dilation Demo", dilation_dst );
}

Java

このチュートリアルのコードを以下に示す。こちらからダウンロードすることもできる。

import java.awt.BorderLayout;
import java.awt.Container;
import java.awt.Image;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;
 
import javax.swing.BoxLayout;
import javax.swing.ImageIcon;
import javax.swing.JComboBox;
import javax.swing.JFrame;
import javax.swing.JLabel;
import javax.swing.JPanel;
import javax.swing.JSlider;
import javax.swing.event.ChangeEvent;
import javax.swing.event.ChangeListener;
 
import org.opencv.core.Core;
import org.opencv.core.Mat;
import org.opencv.core.Point;
import org.opencv.core.Size;
import org.opencv.highgui.HighGui;
import org.opencv.imgcodecs.Imgcodecs;
import org.opencv.imgproc.Imgproc;
 
public class MorphologyDemo1 {
 private static final String[] ELEMENT_TYPE = { "Rectangle", "Cross", "Ellipse", "Diamond" };
 private static final String[] MORPH_OP = { "Erosion", "Dilatation" };
 private static final int MAX_KERNEL_SIZE = 21;
 private Mat matImgSrc;
 private Mat matImgDst = new Mat();
 private int elementType = Imgproc.MORPH_RECT;
 private int kernelSize = 0;
 private boolean doErosion = true;
 private JFrame frame;
 private JLabel imgLabel;
 
 public MorphologyDemo1(String[] args) {
        String imagePath = args.length > 0 ? args[0] : "../data/LinuxLogo.jpg";
        matImgSrc = Imgcodecs.imread(imagePath);
 if (matImgSrc.empty()) {
            System.out.println("Empty image: " + imagePath);
            System.exit(0);
        }
 
 // Create and set up the window.
        frame = new JFrame("Erosion and dilatation demo");
        frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
 // Set up the content pane.
        Image img = HighGui.toBufferedImage(matImgSrc);
        addComponentsToPane(frame.getContentPane(), img);
 // Use the content pane's default BorderLayout. No need for
 // setLayout(new BorderLayout());
 // Display the window.
        frame.pack();
        frame.setVisible(true);
    }
 
 private void addComponentsToPane(Container pane, Image img) {
 if (!(pane.getLayout() instanceof BorderLayout)) {
            pane.add(new JLabel("Container doesn't use BorderLayout!"));
 return;
        }
 
        JPanel sliderPanel = new JPanel();
        sliderPanel.setLayout(new BoxLayout(sliderPanel, BoxLayout.PAGE_AXIS));
 
        JComboBox<String> elementTypeBox = new JComboBox<>(ELEMENT_TYPE);
        elementTypeBox.addActionListener(new ActionListener() {
            @Override
 public void actionPerformed(ActionEvent e) {
                @SuppressWarnings("unchecked")
                JComboBox<String> cb = (JComboBox<String>)e.getSource();
                if (cb.getSelectedIndex() == 0) {
                    elementType = Imgproc.MORPH_RECT;
                } else if (cb.getSelectedIndex() == 1) {
                    elementType = Imgproc.MORPH_CROSS;
                } else if (cb.getSelectedIndex() == 2) {
                    elementType = Imgproc.MORPH_ELLIPSE;
                } else if (cb.getSelectedIndex() == 3) {
                    elementType = Imgproc.MORPH_DIAMOND;
                }
                update();
            }
        });
        sliderPanel.add(elementTypeBox);
 
        sliderPanel.add(new JLabel("Kernel size: 2n + 1"));
        JSlider slider = new JSlider(0, MAX_KERNEL_SIZE, 0);
        slider.setMajorTickSpacing(5);
        slider.setMinorTickSpacing(5);
        slider.setPaintTicks(true);
        slider.setPaintLabels(true);
        slider.addChangeListener(new ChangeListener() {
            @Override
 public void stateChanged(ChangeEvent e) {
                JSlider source = (JSlider) e.getSource();
                kernelSize = source.getValue();
                update();
            }
        });
        sliderPanel.add(slider);
 
        JComboBox<String> morphOpBox = new JComboBox<>(MORPH_OP);
        morphOpBox.addActionListener(new ActionListener() {
            @Override
 public void actionPerformed(ActionEvent e) {
                @SuppressWarnings("unchecked")
                JComboBox<String> cb = (JComboBox<String>)e.getSource();
                doErosion = cb.getSelectedIndex() == 0;
                update();
            }
        });
        sliderPanel.add(morphOpBox);
 
        pane.add(sliderPanel, BorderLayout.PAGE_START);
        imgLabel = new JLabel(new ImageIcon(img));
        pane.add(imgLabel, BorderLayout.CENTER);
    }
 
    private void update() {
        Mat element = Imgproc.getStructuringElement(elementType, new Size(2 * kernelSize + 1, 2 * kernelSize + 1),
 new Point(kernelSize, kernelSize));
 
 if (doErosion) {
            Imgproc.erode(matImgSrc, matImgDst, element);
        } else {
            Imgproc.dilate(matImgSrc, matImgDst, element);
        }
        Image img = HighGui.toBufferedImage(matImgDst);
        imgLabel.setIcon(new ImageIcon(img));
        frame.repaint();
    }
 
 public static void main(String[] args) {
 // Load the native OpenCV library
        System.loadLibrary(Core.NATIVE_LIBRARY_NAME);
 
 // Schedule a job for the event dispatch thread:
 // creating and showing this application's GUI.
        javax.swing.SwingUtilities.invokeLater(new Runnable() {
            @Override
 public void run() {
 new MorphologyDemo1(args);
            }
        });
    }
}

Python

このチュートリアルのコードを以下に示す。こちらからダウンロードすることもできる。

from __future__ import print_function
import cv2 as cv
import numpy as np
import argparse
 
src = None
erosion_size = 0
max_elem = 3
max_kernel_size = 21
title_trackbar_element_shape = 'Element:\n 0: Rect \n 1: Cross \n 2: Ellipse \n 3: Diamond'
title_trackbar_kernel_size = 'Kernel size:\n 2n +1'
title_erosion_window = 'Erosion Demo'
title_dilation_window = 'Dilation Demo'
 
 
 
def main(image):
 global src
    src = cv.imread(cv.samples.findFile(image))
 if src is None:
        print('Could not open or find the image: ', image)
        exit(0)
 
 cv.namedWindow(title_erosion_window)
 cv.createTrackbar(title_trackbar_element_shape, title_erosion_window, 0, max_elem, erosion)
 cv.createTrackbar(title_trackbar_kernel_size, title_erosion_window, 0, max_kernel_size, erosion)
 
 cv.namedWindow(title_dilation_window)
 cv.createTrackbar(title_trackbar_element_shape, title_dilation_window, 0, max_elem, dilatation)
 cv.createTrackbar(title_trackbar_kernel_size, title_dilation_window, 0, max_kernel_size, dilatation)
 
    erosion(0)
    dilatation(0)
 cv.waitKey()
 
 
# optional mapping of values with morphological shapes
def morph_shape(val):
 if val == 0:
 return cv.MORPH_RECT
 elif val == 1:
 return cv.MORPH_CROSS
 elif val == 2:
 return cv.MORPH_ELLIPSE
 elif val == 3:
 return cv.MORPH_DIAMOND
 
 
 
def erosion(val):
    erosion_size = cv.getTrackbarPos(title_trackbar_kernel_size, title_erosion_window)
    erosion_shape = morph_shape(cv.getTrackbarPos(title_trackbar_element_shape, title_erosion_window))
 
 
    element = cv.getStructuringElement(erosion_shape, (2 * erosion_size + 1, 2 * erosion_size + 1),
                                       (erosion_size, erosion_size))
 
    erosion_dst = cv.erode(src, element)
 cv.imshow(title_erosion_window, erosion_dst)
 
 
 
 
def dilatation(val):
    dilatation_size = cv.getTrackbarPos(title_trackbar_kernel_size, title_dilation_window)
    dilation_shape = morph_shape(cv.getTrackbarPos(title_trackbar_element_shape, title_dilation_window))
 
    element = cv.getStructuringElement(dilation_shape, (2 * dilatation_size + 1, 2 * dilatation_size + 1),
                                       (dilatation_size, dilatation_size))
    dilatation_dst = cv.dilate(src, element)
 cv.imshow(title_dilation_window, dilatation_dst)
 
 
 
if __name__ == "__main__":
    parser = argparse.ArgumentParser(description='Code for Eroding and Dilating tutorial.')
    parser.add_argument('--input', help='Path to input image.', default='LinuxLogo.jpg')
    args = parser.parse_args()
 
 main(args.input)

解説

C++

ここで示す内容のほとんどは自明である（疑問があれば、前のセクションのチュートリアルを参照してほしい）。C++プログラムの全体構造を確認しよう。

 
int main( int argc, char** argv )
{
 CommandLineParser parser( argc, argv, "{@input | LinuxLogo.jpg | input image}" );
  src = imread( samples::findFile( parser.get<String>( "@input" ) ), IMREAD_COLOR );
 if( src.empty() )
  {
    cout << "Could not open or find the image!\n" << endl;
    cout << "Usage: " << argv[0] << " <Input image>" << endl;
 return -1;
  }
 
 namedWindow( "Erosion Demo", WINDOW_AUTOSIZE );
 namedWindow( "Dilation Demo", WINDOW_AUTOSIZE );
 moveWindow( "Dilation Demo", src.cols, 0 );
 
 createTrackbar( "Element:\n 0: Rect \n 1: Cross \n 2: Ellipse \n 3: Diamond", "Erosion Demo",
          &erosion_elem, max_elem,
          Erosion );
 
 createTrackbar( "Kernel size:\n 2n +1", "Erosion Demo",
          &erosion_size, max_kernel_size,
          Erosion );
 
 createTrackbar( "Element:\n 0: Rect \n 1: Cross \n 2: Ellipse \n 3: Diamond", "Dilation Demo",
          &dilation_elem, max_elem,
          Dilation );
 
 createTrackbar( "Kernel size:\n 2n +1", "Dilation Demo",
          &dilation_size, max_kernel_size,
          Dilation );
 
  Erosion( 0, 0 );
  Dilation( 0, 0 );
 
 waitKey(0);
 return 0;
}

1. 画像を読み込む（BGRまたはグレースケール）
2. 2つのウィンドウを作成する（1つは膨張出力用、もう1つは収縮用）
3. Create a set of two Trackbars for each operation:
   • 最初のトラックバー「Element」は erosion_elem または dilation_elem を返す
   • 2つ目のトラックバー「Kernel size」は、対応する演算に応じて erosion_size または dilation_size を返す。
4. 収縮と膨張を一度呼び出して、初期画像を表示する。

スライダーを動かすたびに、ユーザーの関数 Erosion または Dilation が呼び出され、現在のトラックバーの値に基づいて出力画像を更新する。

これら2つの関数を分析しよう。

収縮関数 (CPP)

 
void Erosion( int, void* )
{
 int erosion_type = 0;
 if( erosion_elem == 0 ){ erosion_type = MORPH_RECT; }
 else if( erosion_elem == 1 ){ erosion_type = MORPH_CROSS; }
 else if( erosion_elem == 2) { erosion_type = MORPH_ELLIPSE; }
 else if( erosion_elem == 3) { erosion_type = MORPH_DIAMOND; }
 
 Mat element = getStructuringElement( erosion_type,
 Size( 2*erosion_size + 1, 2*erosion_size+1 ),
 Point( erosion_size, erosion_size ) );
 
 erode( src, erosion_dst, element );
 imshow( "Erosion Demo", erosion_dst );
}

収縮演算を実行する関数は cv::erode である。見てのとおり、3つの引数を受け取る。

• src: 入力画像
• erosion_dst: 出力画像

• element: 演算の実行に使うカーネルである。指定しない場合、デフォルトは単純な 3x3 行列となる。指定する場合は形状を指定できる。そのためには、関数 cv::getStructuringElement を使う必要がある。

   Mat element = getStructuringElement( erosion_type,
   Size( 2*erosion_size + 1, 2*erosion_size+1 ),
   Point( erosion_size, erosion_size ) );

  カーネルには次の3つの形状のいずれかを選べる。

  • 矩形ボックス: MORPH_RECT
  • 十字: MORPH_CROSS
  • 楕円: MORPH_ELLIPSE
  • 菱形: MORPH_DIAMOND

  あとは、カーネルのサイズとアンカー点を指定するだけである。指定しない場合は、中心にあると仮定される。

以上である。これで画像の収縮を実行する準備が整った。

膨張関数 (CPP)

コードを以下に示す。見てのとおり、収縮のコードスニペットとまったく同様である。ここでも、カーネル、そのアンカー点、および使用する演算子のサイズを定義するオプションがある。

 
void Dilation( int, void* )
{
 int dilation_type = 0;
 if( dilation_elem == 0 ){ dilation_type = MORPH_RECT; }
 else if( dilation_elem == 1 ){ dilation_type = MORPH_CROSS; }
 else if( dilation_elem == 2) { dilation_type = MORPH_ELLIPSE; }
 else if( dilation_elem == 3) { dilation_type = MORPH_DIAMOND; }
 
 Mat element = getStructuringElement( dilation_type,
 Size( 2*dilation_size + 1, 2*dilation_size+1 ),
 Point( dilation_size, dilation_size ) );
 
 dilate( src, dilation_dst, element );
 imshow( "Dilation Demo", dilation_dst );
}

Java

ここで示す内容のほとんどは自明である（疑問があれば、前のセクションのチュートリアルを参照してほしい）。ただし、Javaクラスの全体構造を確認しよう。Javaクラスには4つの主要な部分がある。

• クラスのコンストラクタ。ウィンドウコンポーネントで埋められるウィンドウを設定する
• addComponentsToPane メソッド。ウィンドウの内容を埋める
• update メソッド。ユーザーがいずれかの値を変更したときに何が起こるかを決定する
• main メソッド。プログラムのエントリポイントである

このチュートリアルでは addComponentsToPane と update メソッドに焦点を当てる。ただし、参考までに、コンストラクタで行う手順は次のとおりである。

1. 画像を読み込む（BGRまたはグレースケール）
2. ウィンドウを作成する
3. addComponentsToPane でさまざまな制御コンポーネントを追加する
4. ウィンドウを表示する

コンポーネントは次のメソッドによって追加された。

 private void addComponentsToPane(Container pane, Image img) {
 if (!(pane.getLayout() instanceof BorderLayout)) {
            pane.add(new JLabel("Container doesn't use BorderLayout!"));
 return;
        }
 
        JPanel sliderPanel = new JPanel();
        sliderPanel.setLayout(new BoxLayout(sliderPanel, BoxLayout.PAGE_AXIS));
 
        JComboBox<String> elementTypeBox = new JComboBox<>(ELEMENT_TYPE);
        elementTypeBox.addActionListener(new ActionListener() {
            @Override
 public void actionPerformed(ActionEvent e) {
                @SuppressWarnings("unchecked")
                JComboBox<String> cb = (JComboBox<String>)e.getSource();
                if (cb.getSelectedIndex() == 0) {
                    elementType = Imgproc.MORPH_RECT;
                } else if (cb.getSelectedIndex() == 1) {
                    elementType = Imgproc.MORPH_CROSS;
                } else if (cb.getSelectedIndex() == 2) {
                    elementType = Imgproc.MORPH_ELLIPSE;
                } else if (cb.getSelectedIndex() == 3) {
                    elementType = Imgproc.MORPH_DIAMOND;
                }
                update();
            }
        });
        sliderPanel.add(elementTypeBox);
 
        sliderPanel.add(new JLabel("Kernel size: 2n + 1"));
        JSlider slider = new JSlider(0, MAX_KERNEL_SIZE, 0);
        slider.setMajorTickSpacing(5);
        slider.setMinorTickSpacing(5);
        slider.setPaintTicks(true);
        slider.setPaintLabels(true);
        slider.addChangeListener(new ChangeListener() {
            @Override
 public void stateChanged(ChangeEvent e) {
                JSlider source = (JSlider) e.getSource();
                kernelSize = source.getValue();
                update();
            }
        });
        sliderPanel.add(slider);
 
        JComboBox<String> morphOpBox = new JComboBox<>(MORPH_OP);
        morphOpBox.addActionListener(new ActionListener() {
            @Override
 public void actionPerformed(ActionEvent e) {
                @SuppressWarnings("unchecked")
                JComboBox<String> cb = (JComboBox<String>)e.getSource();
                doErosion = cb.getSelectedIndex() == 0;
                update();
            }
        });
        sliderPanel.add(morphOpBox);
 
        pane.add(sliderPanel, BorderLayout.PAGE_START);
        imgLabel = new JLabel(new ImageIcon(img));
        pane.add(imgLabel, BorderLayout.CENTER);
    }

簡単に言えば、次のことを行う

1. スライダー用のパネルを作成する
2. 要素タイプ用のコンボボックスを作成する
3. カーネルサイズ用のスライダーを作成する
4. 使用するモルフォロジー関数（収縮または膨張）用のコンボボックスを作成する

追加したアクションリスナーおよび状態変化リスナーは、最後に update メソッドを呼び出し、現在のスライダー値に基づいて画像を更新する。したがって、いずれかのスライダーを動かすたびに update メソッドが起動される。

画像の更新 (Java)

画像を更新するために、次の実装を使用した:

    private void update() {
        Mat element = Imgproc.getStructuringElement(elementType, new Size(2 * kernelSize + 1, 2 * kernelSize + 1),
 new Point(kernelSize, kernelSize));
 
 if (doErosion) {
            Imgproc.erode(matImgSrc, matImgDst, element);
        } else {
            Imgproc.dilate(matImgSrc, matImgDst, element);
        }
        Image img = HighGui.toBufferedImage(matImgDst);
        imgLabel.setIcon(new ImageIcon(img));
        frame.repaint();
    }

言い換えると、次のことを行う

1. ユーザーが選択した構造要素を取得する
2. doErosion に基づいて 収縮 または 膨張 関数を実行する
3. モルフォロジーを適用した画像を再読み込みする
4. フレームを再描画する

erode および dilate メソッドを分析してみよう:

収縮メソッド (Java)

            Imgproc.erode(matImgSrc, matImgDst, element);

収縮演算を実行する関数は cv::erode である。見てのとおり、3つの引数を受け取る。

• src: 入力画像
• erosion_dst: 出力画像

• element: これは操作を実行するために使用するカーネルである。形状を指定するには、関数 cv::getStructuringElement を使用する必要がある:

          Mat element = Imgproc.getStructuringElement(elementType, new Size(2 * kernelSize + 1, 2 * kernelSize + 1),
   new Point(kernelSize, kernelSize));

  カーネルには次の3つの形状のいずれかを選べる。

  • 矩形ボックス: Imgproc.SHAPE_RECT
  • 十字形: Imgproc.SHAPE_CROSS
  • 楕円: Imgproc.SHAPE_ELLIPSE

  形状とともに、カーネルのサイズと アンカーポイント を指定する。アンカーポイントが指定されない場合、中心にあると見なされる。

以上である。これで画像の収縮を実行する準備が整った。

膨張関数 (Java)

コードを以下に示す。見てのとおり、収縮のコードスニペットとまったく同様である。ここでも、カーネル、そのアンカー点、および使用する演算子のサイズを定義するオプションがある。

            Imgproc.dilate(matImgSrc, matImgDst, element);

Python

ここで示す内容のほとんどは些細なものである（疑問がある場合は、前のセクションのチュートリアルを参照してほしい）。Pythonスクリプトの全体構造を確認してみよう:

def main(image):
 global src
    src = cv.imread(cv.samples.findFile(image))
 if src is None:
        print('Could not open or find the image: ', image)
        exit(0)
 
 cv.namedWindow(title_erosion_window)
 cv.createTrackbar(title_trackbar_element_shape, title_erosion_window, 0, max_elem, erosion)
 cv.createTrackbar(title_trackbar_kernel_size, title_erosion_window, 0, max_kernel_size, erosion)
 
 cv.namedWindow(title_dilation_window)
 cv.createTrackbar(title_trackbar_element_shape, title_dilation_window, 0, max_elem, dilatation)
 cv.createTrackbar(title_trackbar_kernel_size, title_dilation_window, 0, max_kernel_size, dilatation)
 
    erosion(0)
    dilatation(0)
 cv.waitKey()

1. 画像を読み込む（BGRまたはグレースケール）
2. Create two windows (one for erosion output, the other for dilation) with a set of trackbars each
   • 1つ目のトラックバー「Element」は、マッピングされるモルフォロジータイプの値を返す（1 = 矩形、2 = 十字形、3 = 楕円）
   • 2つ目のトラックバー「Kernel size」は、対応する操作のための要素のサイズを返す
3. 初期画像を表示するために、収縮と膨張を一度呼び出す

いずれかのスライダーを動かすたびに、ユーザーの関数 収縮 または 膨張 が呼び出され、現在のトラックバー値に基づいて出力画像が更新される。

これら2つの関数を分析しよう。

収縮関数 (Python)

def erosion(val):
    erosion_size = cv.getTrackbarPos(title_trackbar_kernel_size, title_erosion_window)
    erosion_shape = morph_shape(cv.getTrackbarPos(title_trackbar_element_shape, title_erosion_window))
 
 
    element = cv.getStructuringElement(erosion_shape, (2 * erosion_size + 1, 2 * erosion_size + 1),
                                       (erosion_size, erosion_size))
 
    erosion_dst = cv.erode(src, element)
 cv.imshow(title_erosion_window, erosion_dst)

収縮 操作を実行する関数は cv::erode である。見てのとおり、2つの引数を受け取り、処理した画像を返す:

• src: 入力画像

• element: 操作を実行するために使用するカーネル。関数 cv::getStructuringElement を使用してその形状を指定できる:

      element = cv.getStructuringElement(erosion_shape, (2 * erosion_size + 1, 2 * erosion_size + 1),
                                         (erosion_size, erosion_size))

  カーネルには次の3つの形状のいずれかを選べる。

  • 矩形ボックス: MORPH_RECT
  • 十字: MORPH_CROSS
  • 楕円: MORPH_ELLIPSE
  • 菱形: MORPH_DIAMOND

あとは、カーネルのサイズと アンカーポイント を指定するだけである。アンカーポイントが指定されない場合、中心にあると見なされる。

以上である。これで画像の収縮を実行する準備が整った。

膨張関数 (Python)

コードを以下に示す。見てのとおり、収縮のコードスニペットとまったく同様である。ここでも、カーネル、そのアンカー点、および使用する演算子のサイズを定義するオプションがある。

def dilatation(val):
    dilatation_size = cv.getTrackbarPos(title_trackbar_kernel_size, title_dilation_window)
    dilation_shape = morph_shape(cv.getTrackbarPos(title_trackbar_element_shape, title_dilation_window))
 
    element = cv.getStructuringElement(dilation_shape, (2 * dilatation_size + 1, 2 * dilatation_size + 1),
                                       (dilatation_size, dilatation_size))
    dilatation_dst = cv.dilate(src, element)
 cv.imshow(title_dilation_window, dilatation_dst)

覚え書き

さらに、複数回の収縮/膨張（反復）を一度に実行したり、境界タイプと値を設定したりできる引数も用意されている。ただし、この簡単なチュートリアルでは使用していない。詳細はリファレンスを参照してほしい。

結果

上記のコードをコンパイルして、画像を引数に実行する（Pythonを使用している場合はスクリプトを実行する）。画像を引数として指定しない場合、デフォルトのサンプル画像（LinuxLogo.jpg）が使用される。

例えば、この画像を使用すると:

以下の結果が得られる。トラックバーのインデックスを変化させると、当然ながら異なる出力画像が得られる。ぜひ試してみてほしい！反復回数を制御する3つ目のトラックバーを追加してみることもできる。

（プログラミング言語によっては、出力が少し異なったり、ウィンドウが1つだけになったりすることがある）