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实验原理

实验代码

运行结果

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实验原理

在 OpenCV 中，滑动条设计的主要目的是在视频播放帧中选择特定帧，而在调节图像参数时也会经常用到。在使用滑动条前，需要给滑动条赋予一个名字（通常是一个字符串），接下来将直接通过这个名字进行引用。 

创建滑动条的函数是 createTrackbar，函数声明如下：

int createTrackbar(const string& trackbarname, 
    const string& winname, int* value, int count, 
    TrackbarCallback onChange=0, void* userdata=0)


其中参数
trackbarname 是滑动条的名称；
winname 是滑动条将要添加到父窗口的名称，一旦滑动条创建好，它将被添加到窗口的顶部或底部，滑动条不会挡住任何已经在窗口中的图像，只会让窗口变大，窗口的名称将作为一个窗口的标记，至于滑动条上滑动按钮的确切位置，由操作系统决定，一般都是在最左边；
value 是一个指向整数的指针，这个整数值会随着滑动按钮的移动自动变化；
count 是滑动条可以滑动的最大值；
onChange 是一个指向回调函数的指针，当滑动按钮移动时，回调函数就会自动调用；
userdata 可以是任何类型的指针，一旦回调函数执行，这个参数可以传递给回调函数的 userdata 参数，这样不创建全局变量也可以处理滑动条事件。

回调函数类型 TrackbarCallback 的定义如下：

typedef void(* cv::TrackbarCallback) (int pos, void *userdata);

其中参数 
pos表示滚动块的当前位置；
userdata是传给回调函数的可选参数。这个回调函数不是必需的，如果直接赋值为 NULL，就没有回调函数，移动滑动按钮的唯一响应就是 createTrackbar的参数 value 指向的变量值的变化。 

除了创建滑动条的函数外，OpenCV 还提供了函数 getTrackbarPos 用于获取滑动块的位置和函数 setTrackbarPos 用于设置滑动条的位置。函数 getTrackbarPos 声明如下： 

int getTrackbarPos(const string& trackbarname, const string& winname);

其中参数 
trackName 是滑动条的名称，
windowName 是滑动条将要添加到父窗口的名称。
函数返回滑动块的当前位置。 

函数 setTrackbarPos 声明如下：

void setTrackbarPos(const string& trackbarname, const string& winname, int pos);

其中参数 
trackName 表示滚动条的名称，
windowName 是滑动条将要添加到父窗口的名称，
pos表示要设置的滑动块位置。

erode() 函数用于执行图像的腐蚀操作。腐蚀是一种形态学变换，主要用于去除图像中的小斑点噪声、平滑边界、分离粘连的目标物体等。腐蚀操作的基本思想是使用一个结构元素（structuring element）来探测图像中的每个像素点及其周围区域，根据结构元素的位置和形状来决定是否保留中心像素点。

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

参数说明
src: 输入图像。
dst: 输出图像，必须与输入图像具有相同的类型和尺寸。
kernel: 结构元素，定义了如何进行局部操作。可以通过getStructuringElement()函数创建。
anchor: 结构元素的锚点位置，默认为结构元素的中心。
iterations: 腐蚀操作的迭代次数，默认为1。更大的迭代次数会导致更强的腐蚀效果。
borderType: 边界类型，指定了图像边界外的像素如何处理，默认为BORDER_CONSTANT，即常数值。
borderValue: 当边界类型为BORDER_CONSTANT时，指定的常数值。

dilate()函数用于执行图像的膨胀操作。膨胀是另一种形态学变换，主要用于填充目标物体中的小孔洞、扩展边界、连接相邻的目标物体等。膨胀操作的基本思想是使用一个结构元素（structuring element）来探测图像中的每个像素点及其周围区域，根据结构元素的位置和形状来决定是否将中心像素点标记为前景。

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

参数说明
src: 输入图像。
dst: 输出图像，必须与输入图像具有相同的类型和尺寸。
kernel: 结构元素，定义了如何进行局部操作。可以通过getStructuringElement()函数创建。
anchor: 结构元素的锚点位置，默认为结构元素的中心。
iterations: 膨胀操作的迭代次数，默认为1。更大的迭代次数会导致更强的膨胀效果。
borderType: 边界类型，指定了图像边界外的像素如何处理，默认为BORDER_CONSTANT，即常数值。
borderValue: 当边界类型为BORDER_CONSTANT时，指定的常数值。

getStructuringElement()函数用于生成一个结构元素（structuring element），这是进行形态学操作（如腐蚀、膨胀、开运算、闭运算等）时必需的一个组件。结构元素定义了如何对图像中的每个像素点及其邻居进行处理。

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

参数说明
shape: 结构元素的形状，可以是以下几种之一：
    MORPH_RECT：矩形结构元素。
    MORPH_CROSS：十字形结构元素。
    MORPH_ELLIPSE：椭圆形结构元素。
    MORPH_RECT是最常用的形状，因为它简单且易于理解。
    MORPH_CROSS和MORPH_ELLIPSE则可能在某些情况下提供更好的性能或特定的应用效果。

ksize: 结构元素的大小，由一个Size对象定义，通常是一个奇数大小的正方形。例如，Size(3, 3)表示3x3大小的结构元素。

anchor: 结构元素的锚点位置，默认为结构元素的中心。锚点位置决定了结构元素相对于图像中的每个像素点的位置。如果设置了Point(-1, -1)，则默认使用结构元素的中心作为锚点。


返回值
返回一个Mat对象，代表生成的结构元素。

实验代码

本例利用滑动块调节设置参数——利用滑动块控制腐蚀和膨胀。

#include "pch.h" // 预编译头文件
#include <opencv2/highgui/highgui_c.h> // 包含旧版的highgui模块
#include <opencv2\opencv.hpp> // 包含整个OpenCV库
//#pragma comment(lib, "opencv_world450d.lib")  //引用引入库 
using namespace cv;// 使用OpenCV命名空间
#include<iostream>// 输入输出流
using namespace std;// 使用标准命名空间

Mat src, erosion_dst, dilation_dst;// 定义三个Mat对象，分别存储源图像、腐蚀后的图像和膨胀后的图像
int erosion_elem = 0; // 腐蚀操作核类型，默认为0（矩形）
int erosion_size = 0; // 腐蚀操作核大小，默认为0
//假设你正在使用一个3x3的方形结构元素进行腐蚀操作，那么erosion_size就是3
int dilation_elem = 0;// 膨胀操作核类型，默认为0（矩形）
int dilation_size = 0;// 膨胀操作核大小，默认为0
int const max_elem = 2;// 最大的操作核类型数（矩形、十字形、椭圆）
int const max_kernel_size = 21;// 最大的操作核大小
void Erosion(int, void*);//腐蚀滑动条的回调函数
void Dilation(int, void*);//膨胀滑动条的回调函数
int main(int argc, char** argv)
{
	src = imread("0901.jpg", IMREAD_COLOR);// 读取图像文件
	if (src.empty())// 检查图像是否正确加载
	{
		cout << "Could not open or find the image!\n" << endl;
		//cout << "无法打开或找到图像！\n";
		cout << "Usage: " << argv[0] << " <Input image>" << endl;
		//cout << "用法: " << argv[0] << " <输入图像>\n";
		return -1;
	}
	namedWindow("Erosion Demo", WINDOW_NORMAL);//腐蚀演示窗口 WINDOW_AUTOSIZE
	namedWindow("Dilation Demo", WINDOW_NORMAL);//膨胀演示窗口 WINDOW_NORMAL
	//moveWindow("Dilation Demo", src.cols, 0);// 移动膨胀演示窗口到屏幕的适当位置
	//怕此处 腐蚀窗口与膨胀窗口重合

	/*createTrackbar("Element:\n 0: Rect \n 1: Cross \n 2: Ellipse", "Erosion Demo",
		&erosion_elem, max_elem,
		Erosion);*/
	createTrackbar("元素:\n 0: 矩形 \n 1: 十字形 \n 2: 椭圆", "Erosion Demo", &erosion_elem, max_elem, Erosion); 
    // 创建腐蚀操作核类型的滚动条
	/*createTrackbar("Kernel size:\n 2n +1", "Erosion Demo",
		&erosion_size, max_kernel_size,
		Erosion);*/
	createTrackbar("核大小:\n 2n +1", "Erosion Demo", &erosion_size, max_kernel_size, Erosion);  
	// 创建腐蚀操作核大小的滚动条
	
	/*createTrackbar("Element:\n 0: Rect \n 1: Cross \n 2: Ellipse", "Dilation Demo",
		&dilation_elem, max_elem,
		Dilation);*/
	createTrackbar("元素:\n 0: 矩形 \n 1: 十字形 \n 2: 椭圆", "Dilation Demo", &dilation_elem, max_elem, Dilation); 
	// 创建膨胀操作核类型的滚动条
	/*createTrackbar("Kernel size:\n 2n +1", "Dilation Demo",
		&dilation_size, max_kernel_size,
		Dilation);*/
	createTrackbar("核大小:\n 2n +1", "Dilation Demo", &dilation_size, max_kernel_size, Dilation); 
	// 创建膨胀操作核大小的滚动条
	Erosion(0, 0);// 初始化腐蚀操作
	Dilation(0, 0);// 初始化膨胀操作
	waitKey(0);// 等待按键事件
	return 0;
}

void Erosion(int, void*)
{
	int erosion_type = 0;// 初始化腐蚀类型为矩形
	if (erosion_elem == 0)
	{
		erosion_type = MORPH_RECT; // 初始化腐蚀类型为矩形
	}
	else if (erosion_elem == 1)
	{
		erosion_type = MORPH_CROSS;// 如果选择十字形
	}
	else if (erosion_elem == 2)
	{
		erosion_type = MORPH_ELLIPSE; // 如果选择椭圆
	}
	Mat element = getStructuringElement(erosion_type,
		Size(2 * erosion_size + 1, 2 * erosion_size + 1),
		Point(erosion_size, erosion_size));// 获取腐蚀操作核
	erode(src, erosion_dst, element);// 对图像进行腐蚀操作
	imshow("Erosion Demo", erosion_dst);// 显示腐蚀后的图像
}
void Dilation(int, void*)
{
	int dilation_type = 0;// 初始化膨胀类型为矩形
	if (dilation_elem == 0)
	{
		dilation_type = MORPH_RECT; // 初始化膨胀类型为矩形
	}
	else if (dilation_elem == 1) 
	{ 
		dilation_type = MORPH_CROSS;// 初始化膨胀类型为十字形
	}
	else if (dilation_elem == 2)
	{ 
		dilation_type = MORPH_ELLIPSE; // 初始化膨胀类型为椭圆
	}
	Mat element = getStructuringElement(dilation_type,
		Size(2 * dilation_size + 1, 2 * dilation_size + 1),
		Point(dilation_size, dilation_size));// 获取腐蚀操作核
	dilate(src, dilation_dst, element);// 对图像进行膨胀操作
	imshow("Dilation Demo", dilation_dst);// 显示膨胀后的图像
}  

在代码中，首先读取 0901.jpg，然后利用函数namedWindow 创建两个窗口。接着利用函数createTrackbar 创建 4 个滑动条，每个窗口上两个滑动条（核的类型 和 核的大小）。Erosion 和 Dilation 都是滑动条的回调函数，用于响应用户滑动按钮这个事件。 
函数 erode 和 dilate 分别是 OpenCV 中腐蚀和膨胀图像的函数，图像腐蚀和膨胀是图像学中的两个基本概念。 

运行结果