【ITK库学习】使用itk库对图像进行Binary与Gray形态学处理：膨胀、腐蚀
目录
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- 1、itkBinaryDilateImageFilter 二值膨胀
- 2、itkBinaryErodeImageFilter 二值腐蚀
- 3、itkGrayscaleDilateImageFilter 灰度膨胀
- 4、itkGrayscaleErodeImageFilter 灰度腐蚀
- 5、Binary与Gray函数的区别
- 6、扩展：itkBinaryThresholdImageFilter 图像二值化
- 7、代码示例：
1、itkBinaryDilateImageFilter 二值膨胀
该类功能：图像中单个强度值的快速二值膨胀。
该类是对图像前景进行Binary膨胀形态操作，只有强度值“SetForegroundValue()”（别名为SetDilateValue()）指定的值被视为前景，其他强度值被视为背景。
通过选择“ForegroundValue”（别名“DilateValue”），可以将灰度图像处理为二值图像，与扩张值匹配的像素值被视为“前景”，所有其他像素被视为“背景”。
这在处理分段图像时很有用，其中分段#1中的所有像素都具有值1，分段#2中的像素具有值2等，可以处理特定的“分段号”。 ForegroundValue 默认为 PixelType 的最大值。
假定结构元素由二进制值（0或1）组成，结构元素中只有值 > 0的元素才可以影响目标像素。
常用的成员函数：
SetInput()：设置输入的图像数据SetKernel()：设置作用于图像的结构元素Set/GetDilateValue()：设置/获取图像中被视为“前景”的值， 默认为 PixelType 的最大值，父类中 Set/GetForegroundValue()的函数别名
2、itkBinaryErodeImageFilter 二值腐蚀
该类功能：图像中单个强度值的快速二值腐蚀。
该类是对图像前景进行二值腐蚀形态操作，只有强度值“SetForegroundValue()”（别名为SetErodeValue()）指定的值被视为前景，其他强度值被视为背景。
通过选择“ForegroundValue”（别名“ErodeValue”），可以将灰度图像处理为二值图像，与侵蚀值匹配的像素值被视为“前景”，所有其他像素被视为“背景”。
这在处理分段图像时很有用，其中分段#1中的所有像素都具有值1并且分段#2中的像素具有值2等。可以处理特定的“分段号”。
假定结构元素由二进制值（0或1）组成，结构元素中只有值 > 0的元素才可以影响目标像素。
常用的成员函数：
SetInput()：设置输入的图像数据SetKernel()：设置作用于图像的结构元素Set/GetErodeValue()：设置/获取图像中被视为“前景”的值，默认为PixelType的最大值，父类中 Set/GetForegroundValue()的函数别名
3、itkGrayscaleDilateImageFilter 灰度膨胀
该类功能：图像的灰度膨胀。
使用灰度形态学扩张图像，膨胀取结构元素标识的所有像素中的最大值。
假定结构元素由二进制值（0或1）组成，结构元素中只有值 > 0的元素才可以影响目标像素。
常用的成员函数：
SetInput()：设置输入的图像数据SetKernel()：设置作用于图像的结构元素Set/GetBoundary()：设置/获取边界值Set/GetAlgorithm()：设置/获取后端过滤器类Modified()：需要将其内部过滤器设置为已修改
4、itkGrayscaleErodeImageFilter 灰度腐蚀
该类功能：图像的灰度腐蚀。
该类使用灰度形态学腐蚀图像，腐蚀取结构元素识别的所有像素中的最大值。
假定结构元素由二进制值（0或1）组成，结构元素中只有值 > 0的元素才可以影响目标像素。
常用的成员函数：
SetInput()：设置输入的图像数据SetKernel()：设置作用于图像的结构元素Set/GetBoundary()：设置/获取边界值Set/GetAlgorithm()：设置/获取后端过滤器类Modified()：需要将其内部过滤器设置为已修改
5、Binary与Gray函数的区别
Binary类是用于二值图像的腐蚀操作，而Gray类是用于灰度图像的腐蚀操作。因此，它们主要区别在于它们适用的图像类型和像素更新的逻辑。
其中：
itkGrayscaleErodeImageFilter是将图像中的每个像素点与其周围的像素进行比较，并将像素值更新为邻域中最小的像素值，这有助于消除图像中的小尺寸噪声或细小区域。
itkBinaryErodeImageFilter也是比较像素与其周围像素的值，但只有在邻域中的像素值全为1时，像素才会更新为1，否则更新为0，这有助于减小图像中的物体大小或填充物体中的小孔洞。
灰度腐蚀滤波器适用于灰度图像，并根据最小像素值更新像素，而二值腐蚀滤波器适用于二值图像，并根据邻域中的像素值更新像素。
itkBinaryDilateImageFilter是对图像中的前景像素进行扩张，将其周围的背景像素标记为前景像素。
itkGrayscaleDilateImageFilter是对图像中的像素进行扩张，将其周围的像素的最大值作为新的像素值。
6、扩展：itkBinaryThresholdImageFilter 图像二值化
该类通过阈值化对输入图像进行二值化。
此过滤器生成一个输出图像，其像素是两个值（OutsideValue或InsideValue ）之一，具体取决于相应的输入图像像素是否位于两个阈值（LowerThreshold和UpperThreshold）之间，等于任一阈值的值被视为在阈值之间。
该过滤器根据输入图像类型和输出图像类型进行模板化，过滤器期望两个图像具有相同的维度数。
LowerThreshold 和 UpperThreshold 的默认值为： LowerThreshold = NumericTraits::NonpositiveMin()； UpperThreshold = NumericTraits::max();
因此，通常仅需要设置其中之一，具体取决于用户是否希望阈值高于或低于期望阈值。
常用的成员函数：
SetInput()：设置输入的图像数据Set/GetOutsideValue()：设置/获取“外部”像素值Set/GetInsideValue()：设置/获取“内部”像素值Set/GetLowerThreshold()：设置/获取最低阈值，默认值：NumericTraits::NonpositiveMin()Set/GetUpperThreshold()：设置/获取最高阈值，默认值：NumericTraits::max()
7、代码示例：
#include "itkImage.h"
#include "itkBinaryDilateImageFilter.h"
#include "itkBinaryErodeImageFilter.h"
#include "itkGrayscaleDilateImageFilter.h"
#include "itkGrayscaleErodeImageFilter.h"
#include "itkBinaryBallStructuringElement.h"
#include "itkSubtractImageFilter.h"
#include "itkBinaryThresholdImageFilter.h";
using namespace itk;
const unsigned int Dimension= 3; //数据的Dimension
typedef signed short shortPixelType;
typedef itk::Image<shortPixelType, Dimension> ShortImageType;
//二值膨胀腐蚀形态学操作
bool binaryMorphologyFilter(ShortImageType* image, int radius)
{
//如果输入图像不为二值图像，先进行二值化处理---------------------
const short lowerThr = 0; //设置二值化的上下阈值
const short upperThr = 1000;
short backGround = 0; //设置前景背景值
short foreGround = 255;
typedef BinaryThresholdImageFilter<ShortImageType,ShortImageType> BThresholdFilterType;
typename BThresholdFilterType::Pointer thresholder= BThresholdFilterType::New();
thresholder->SetInput(image);
thresholder->SetOutsideValue(backGround);
thresholder->SetInsideValue(foreGround);
thresholder->SetLowerThreshold(lowerThr);
thresholder->SetUpperThreshold(upperThr);
thresholder->Update();
//------------------------------------------------------------
typedef BinaryBallStructuringElement<short, Dimension> BSEType;
BSEType ballStrEle;
//unsigned int radius = 3; //半径为3，直径为7
ballStrEle.SetRadius(radius);
ballStrEle.CreateStructuringElement();
//二值膨胀
typedef BinaryDilateImageFilter<ShortImageType, ShortImageType, BSEType> BDilateFilterType;
//typename BDilateFilterType::Pointer binaryDilate = BDilateFilterType::::New();
auto binaryDilate = BDilateFilterType::New();
binaryDilate->SetInput(image);
//binaryDilate->SetInput(hresholder);
binaryDilate->SetKernel(ballStrEle);
try
{
binaryDilate->Update();
}
catch(itk::ExceptionObject& ex)
{
//读取过程发生错误
std::cerr << "Error: " << ex << std::endl;
return false;
}
//二值腐蚀
typedef BinaryErodeImageFilter<ShortImageType, ShortImageType, BSEType> BErodeFilteType;
//typename BErodeFilteType::Pointer binaryErode = BErodeFilteType::New();
auto binaryErode = BErodeFilteType::New();
binaryErode->SetInput(image);
//binaryErode->SetInput(hresholder);
binaryErode->SetKernel(ballStrEle);
try
{
binaryErode->Update();
}
catch(itk::ExceptionObject& ex)
{
//读取过程发生错误
std::cerr << "Error: " << ex << std::endl;
return false;
}
return true;
}
//灰度膨胀腐蚀形态学操作
bool grayMorphologyFilter(ShortImageType* image, int radius)
{
typedef BinaryBallStructuringElement<short, Dimension> BSEType;
BSEType ballStrEle;
//unsigned int radius = 3; //半径为3，直径为7
ballStrEle.SetRadius(radius);
ballStrEle.CreateStructuringElement();
//灰度膨胀
typedef GrayscaleDilateImageFilter<ShortImageType, ShortImageType, BSEType> GDilateFilterType;
auto grayscaleDilate = GDilateFilterType::New();
grayscaleDilate->SetInput(image);
grayscaleDilate->SetKernel(ballStrEle);
try
{
grayscaleDilate->Update();
}
catch(itk::ExceptionObject& ex)
{
//读取过程发生错误
std::cerr << "Error: " << ex << std::endl;
return false;
}
//灰度腐蚀
typedef GrayscaleErodeImageFilter<ShortImageType, ShortImageType, BSEType> GErodeFilteType;
auto grayscaleErode = GErodeFilteType::New();
grayscaleErode->SetInput(image);
grayscaleErode->SetKernel(ballStrEle);
try
{
grayscaleErode->Update();
}
catch(itk::ExceptionObject& ex)
{
//读取过程发生错误
std::cerr << "Error: " << ex << std::endl;
return false;
}
return true;
}