OpenCV图像腐蚀原理与API详解

星野

发布时间：2026-10-15 | 4人浏览过

原创

本文详解OpenCV中图像腐蚀的原理，介绍结构元素的定义与生成方法，深入解析erode函数的各项参数，包括src、dst、kernel、iterations等，并通过代码示例展示腐蚀操作对图像轮廓的影响及实际应用。

图像腐蚀过程类似于卷积操作，均依赖模板矩阵（即结构元素）来控制运算结果。在形态学操作中，结构元素的中心点可任意指定，其尺寸和内容也可根据需求自定义。定义好结构元素后，将其中心点依次遍历图像中所有非0像素。若结构元素覆盖的所有图像像素值均非0，则保留中心点对应的像素；否则，删除该像素。如图6-12所示，左侧为原图，中间为结构元素。当结构元素中心与像素A重合时，因其左侧和上方覆盖的像素值为0，故A被删除；当中心与像素B重合时，因所有覆盖像素值均为1，故B被保留。遍历所有像素后，得到右侧所示的腐蚀结果图。

图像腐蚀运算可用符号“Θ”表示，其数学表达式如式(6.4)所示。该公式表明，对图像A进行腐蚀运算，本质上是寻找那些能够被结构元素B完全包含的像素点。

生成常用的矩形、十字形及椭圆形结构元素的方法如下：


Mat getStructuringElement(int shape, Size ksize, Point anchor = Point(-1,-1));

shape：指定结构元素的类型，可选参数及其含义详见表6-5。
ksize：定义结构元素的尺寸大小。
anchor：指定结构元素中心点的位置，默认值为结构元素的几何中心。

该函数用于生成图像形态学操作中常用的矩形、十字形和椭圆形结构元素。第一个参数指定结构元素类型（可选参数及含义见相关表格），第二个参数指定结构元素尺寸，尺寸大小直接影响腐蚀效果：在类型相同的情况下，结构元素越大，腐蚀效果越显著。最后一个参数指定结构元素的中心点位置；对于十字形结构元素，中心点位置会影响腐蚀后的轮廓形状；而对于其他类型的结构元素，中心点位置仅影响形态学操作结果的平移量。

腐蚀函数


void erode( InputArray src, OutputArray dst, InputArray kernel,
                         Point anchor = Point(-1,-1), int iterations = 1,
                         int borderType = BORDER_CONSTANT,
                         const Scalar& borderValue = morphologyDefaultBorderValue() );

src：输入的待腐蚀图像。通道数可以是任意值，但数据类型必须为CV_8U、CV_16U、CV_16S、CV_32F或CV_64F之一。
dst：腐蚀后的输出图像，其尺寸和数据类型与输入图像src保持一致。
kernel：用于腐蚀操作的结构元素，可自定义或通过getStructuringElement()函数生成。
anchor：结构元素中心点的位置，默认值为结构元素的几何中心点。
iterations：腐蚀进行的次数，默认值为1。
borderType：像素外推法的选择标志，取值范围见表3-5。默认参数为BORDER_DEFAULT，表示不包含边界值的倒序填充。
borderValue：在使用边界不变外推法时指定的边界值。

该函数依据结构元素对输入图像执行腐蚀操作，处理多通道图像时，每个通道独立进行腐蚀运算。函数第一个参数为待腐蚀图像，通道数任意，但数据类型须为CV_8U、CV_16U、CV_16S、CV_32F或CV_64F之一。第二个参数为输出图像，尺寸和数据类型与输入一致。第三和第四个参数涉及结构元素：第三个参数为结构元素本身，第四个参数为结构元素的中心位置，默认值为Point(-1,-1)，即几何中心。第五个参数指定腐蚀次数，默认值为1，表示仅腐蚀一次；次数越多，效果越明显。第六个参数为像素外推法标志，第七个参数为边界不变外推法时的边界值。后两个参数对图像主体部分的腐蚀影响较小，通常使用默认值即可。

需注意，该函数的腐蚀过程仅针对图像中的非0像素。若图像以0像素为背景，腐蚀后图像内容会变得更细、更小；若以255像素为背景，腐蚀后图像内容会变得更粗、更大。

简单示例


//
// Created by smallflyfly on 2021/6/18.
//
 
#include "opencv2/opencv.hpp"
 
#include <iostream>
 
using namespace std;
using namespace cv;
 
 
void drawResult(Mat im, int num, Mat stats, Mat centroids, const string& name) {
    for (int i = 1; i < num; ++i) {
        int x = centroids.at<double>(i, 0);
        int y = centroids.at<double>(i, 1);
        cout << x << " " << y << endl;
        circle(im, Point(x, y), 2, Scalar(0, 0, 255), -1);
        int xmin = stats.at<int>(i, CC_STAT_LEFT);
        int ymin = stats.at<int>(i, CC_STAT_TOP);
        int w = stats.at<int>(i, CC_STAT_WIDTH);
        int h = stats.at<int>(i, CC_STAT_HEIGHT);
 
        Rect rect(xmin, ymin, w, h);
        rectangle(im, rect, Scalar(255, 255, 255), 2);
        putText(im, to_string(i), Point(x+5, y), FONT_HERSHEY_SCRIPT_SIMPLEX, 0.3, Scalar(0, 0, 255), 1);
    }
    imshow(name, im);
}
 
 
int main() {
 
    Mat src = (
                Mat_<uchar>(6, 6) <<
                        0, 0, 0, 0, 255, 0,
                        0, 255, 255, 255, 255, 255,
                        0, 255, 255, 255, 255, 0,
                        0, 255, 255, 255, 255, 0,
                        0, 255, 255, 255, 255, 0,
                        0, 0, 0, 0, 255, 0
            );
    resize(src, src, Size(0, 0), 50, 50, INTER_NEAREST);
    Mat m1, m2;
    m1 = getStructuringElement(0, Size(3, 3));
    m2 = getStructuringElement(1, Size(3, 3));
 
    Mat erodeM1, erodeM2;
    erode(src, erodeM1, m1, Point(-1, -1), 10);
    erode(src, erodeM2, m2, Point(-1, -1), 10);
 
    imshow("src", src);
    imshow("erodeM1", erodeM1);
    imshow("erodeM2", erodeM2);
 
    Mat xbim = imread("xiaobai.jpg");
    Mat xbM1, xbM2;
    erode(xbim, xbM1, m1, Point(-1, -1), 2);
    erode(xbim, xbM2, m2, Point(-1, -1), 2);
 
    imshow("xb", xbim);
    imshow("xbM1", xbM1);
    imshow("xbM2", xbM2);
 
    Mat im = imread("rice.jfif");
    Mat im1 = im.clone();
    Mat im2 = im.clone();
    Mat im3 = im.clone();
 
    Mat gray;
    cvtColor(im, gray, CV_BGR2GRAY);
    Mat riceBin;
    threshold(gray, riceBin, 125, 255, THRESH_BINARY);
 
    Mat out, stats, centroids;
    int count1 = connectedComponentsWithStats(riceBin, out, stats, centroids, 8, CV_16U);
    drawResult(im1, count1, stats, centroids, "no erode");
 
    Mat erodeIm1, erodeIm2;
    erode(riceBin, erodeIm1, m1, Point(-1, -1), 5);
    erode(riceBin, erodeIm2, m2, Point(-1, -1), 5);
 
    int count2 = connectedComponentsWithStats(erodeIm1, out, stats, centroids, 8, CV_16U);
    drawResult(erodeIm1, count2, stats, centroids, "erode1");
    int count3 = connectedComponentsWithStats(erodeIm2, out, stats, centroids, 8, CV_16U);
    drawResult(erodeIm2, count3, stats, centroids, "erode2");
 
    waitKey(0);
    destroyAllWindows();
 
}