Region [HALCON Operator-Referenz / Version 22.11.4.0]

Region

Dieses Kapitel beschreibt Operatoren der Regionenmorphologie.

Konzept der Regionenmorphologie

Die Regionenmorphologie bietet eine Reihe von morphologischen Operatoren, mit denen die Form einer Region verändert oder beschrieben werden kann. Morphologische Operatoren können beispielsweise verwendet werden, um benachbarte Regionen zu verschmelzen oder zu trennen. Eine weitere Anwendung ist das Glätten der Ränder einer Region. Im Folgenden werfen wir einen genaueren Blick auf die morphologischen Operatoren.

Dilatation und Erosion

Zum Dilatieren oder Erodieren einer Eingaberegion wird ein strukturierendes Element auf die Eingaberegion angewendet. Dieses strukturierende Element tastet das Bild zeilenweise ab. Während der Dilatation wird der Referenzpunkt des strukturierenden Elementes zu der resultierenden Region hinzugefügt, sobald das strukturierende Element und die Eingaberegion mindestens einen Pixel gemeinsam haben. Erosion verkleinert die Fläche der Eingaberegion, da der Referenzpunkt des strukturierenden Elementes nur zu der resultierenden Region hinzugefügt wird, wenn das strukturierende Element vollständig innerhalb der Eingaberegion liegt. Infolgedessen kann Erosion alternativ verwendet werden, um Objekte zu finden.


(1)	(2)	(3)	(4)

(1) Bild mit Eingaberegion, (2) strukturierendes Element mit Referenzpunkt im Ursprung der Region, (3) Ergebnis der Dilatation, (4) Ergebnis der Erosion.

Diese Operatoren können zum Dilatieren oder Erodieren einer Region verwendet werden:

Morphologische Operatoren		Strukturierendes Element	Referenzpunkt
`dilation1dilation1Dilation1Dilation1Dilation1dilation1`	`erosion1erosion1Erosion1Erosion1Erosion1erosion1`	beliebig	Ursprung
`minkowski_add1minkowski_add1MinkowskiAdd1MinkowskiAdd1MinkowskiAdd1minkowski_add1`	`minkowski_sub1minkowski_sub1MinkowskiSub1MinkowskiSub1MinkowskiSub1minkowski_sub1`	beliebig, transponiert	Ursprung
`dilation2dilation2Dilation2Dilation2Dilation2dilation2`	`erosion2erosion2Erosion2Erosion2Erosion2erosion2`	beliebig	beliebig
`minkowski_add2minkowski_add2MinkowskiAdd2MinkowskiAdd2MinkowskiAdd2minkowski_add2`	`minkowski_sub2minkowski_sub2MinkowskiSub2MinkowskiSub2MinkowskiSub2minkowski_sub2`	beliebig, transponiert	beliebig
`dilation_circledilation_circleDilationCircleDilationCircleDilationCircledilation_circle`	`erosion_circleerosion_circleErosionCircleErosionCircleErosionCircleerosion_circle`	kreisförmig	Ursprung
`dilation_rectangle1dilation_rectangle1DilationRectangle1DilationRectangle1DilationRectangle1dilation_rectangle1`	`erosion_rectangle1erosion_rectangle1ErosionRectangle1ErosionRectangle1ErosionRectangle1erosion_rectangle1`	rechteckig	Ursprung

Die Minkowski-Addition und die Dilatation sind identisch, wenn das strukturierende Element symmetrisch ist. Das Gleiche gilt für die Minkowski-Subtraktion und die Erosion. Mit Erosion lassen sich miteinander verschmolzene Objekte separieren. Im Folgenden werden die dazu notwendigen Schritte kurz beschrieben.

Zuerst müssen die Objekte des Bildes segmentiert werden, zum Beispiel durch die Verwendung des Operators thresholdthresholdThresholdThresholdThresholdthreshold. Als Nächstes wird der Operator connectionconnectionConnectionConnectionConnectionconnection verwendet, um mehrere Regionen anstelle einer einzigen Region zu erhalten. Wie folgendes Bild (3) zeigt, ist das Ergebnis unbefriedigend, da mehrere Regionen miteinander verschmolzen sind.


(1)	(2)	(3)

(1) Bild mit kugelförmigen Objekten, (2) segmentierte Regionen, (3) zusammenhängende Regionen.

Dieses Problem kann mit Erosion gelöst werden. Wie oben erwähnt, reduziert eine Erosion die Fläche der Eingaberegion. Folglich werden die Regionen zerlegt wie gewünscht, wenn der Operator connectionconnectionConnectionConnectionConnectionconnection nach der Erosion angewendet wird. Zuletzt werden die zerlegten Regionen dilatiert, um in etwa die ursprüngliche Form der Regionen zu erhalten.


(1)	(2)	(3)

(1) Segmentierte Regionen nach Anwendung der Erosion, (2) zusammenhängende Regionen, (3) zusammenhängende Regionen nach der Dilatation.

Opening und Closing

Beide Operationen erzeugen die resultierende Region durch Kombination von Dilatations- und Erosions-Operationen. Opening führt eine Erosion, gefolgt von einer Dilatation, aus. Opening ist nützlich, um kleine unerwünschte Strukturen zu entfernen. Closing ist das Gegenteil von Opening, d.h. die Erosion wird nach der Dilatation ausgeführt. Der Closing-Operator ist in der Lage kleine Lücken zu schließen, wie in der folgenden Abbildung zu sehen ist.


(1)	(2)	(3)	(4)

(1) Bild mit Eingaberegion, (2) strukturierendes Element mit Referenzpunkt, (3) Ergebnis der Opening-Operation, (4) Ergebnis der Closing-Operation.

Diese Operatoren können zum Öffnen oder Schließen einer Region verwendet werden:

Morphologische Operatoren		Strukturierendes Element	Referenzpunkt
`openingopeningOpeningOpeningOpeningopening`	`closingclosingClosingClosingClosingclosing`	beliebig	Ursprung
`opening_circleopening_circleOpeningCircleOpeningCircleOpeningCircleopening_circle`	`closing_circleclosing_circleClosingCircleClosingCircleClosingCircleclosing_circle`	kreisförmig	Ursprung
`opening_rectangle1opening_rectangle1OpeningRectangle1OpeningRectangle1OpeningRectangle1opening_rectangle1`	`closing_rectangle1closing_rectangle1ClosingRectangle1ClosingRectangle1ClosingRectangle1closing_rectangle1`	rechteckig	Ursprung

Weitere Operatoren

Zusätzlich zu den oben genannten Operatoren, kann top_hattop_hatTopHatTopHatTopHattop_hat benutzt werden, um die Differenz zwischen der Eingaberegion und dem Ergebnis der Opening-Operation zu ermitteln. bottom_hatbottom_hatBottomHatBottomHatBottomHatbottom_hat liefert die Differenz zwischen der Eingaberegion und dem Ergebnis der Closing-Operation. Darüber hinaus kann die Kontur einer Region mit dem Operator boundaryboundaryBoundaryBoundaryBoundaryboundary ermittelt werden.


(1)	(2)	(3)

(1) Ergebnis der Top-Hat-Transformation, (2) Ergebnis der Bottom-Hat-Transformation, (3) Kontur der Region.

Der Operator hit_or_misshit_or_missHitOrMissHitOrMissHitOrMisshit_or_miss kann verwendet werden, um Objekte zu finden, wobei der Vordergrund und der Hintergrund des Bildes berücksichtigt werden. Zur Entfernung unerwünschter Zweige aus einem Skelett ist der Operator pruningpruningPruningPruningPruningpruning geeignet.

Glossar

Im Folgenden werden die wichtigsten Begriffe, die im Zusammenhang mit der Morphologie verwendet werden, beschrieben.

Eingaberegion: Region, die durch morphologische Operatoren modifiziert wird.
Stukturierendes Element: Region, die zum Abtasten der Eingaberegion verwendet wird.

Liste der Operatoren

bottom_hatBottomHatbottom_hatBottomHatbottom_hat: Ermitteln von Lücken zwischen Regionen.

boundaryBoundaryboundaryBoundaryboundary: Reduzieren einer Region auf deren Rand.

closingClosingclosingClosingclosing: Schließen von Lücken.

closing_circleClosingCircleclosing_circleClosingCircleclosing_circle: Ausführen eines Closings mit einer Kreismaske.

closing_rectangle1ClosingRectangle1closing_rectangle1ClosingRectangle1closing_rectangle1: Ausführen eines Closings mit einer Rechtecksmaske.

dilation1Dilation1dilation1Dilation1dilation1: Ausdehnen von Regionen.

dilation2Dilation2dilation2Dilation2dilation2: Ausdehnen von Regionen (mit Bezugspunkt).

dilation_circleDilationCircledilation_circleDilationCircledilation_circle: Ausführen einer Dilatation mit einer Kreismaske.

dilation_rectangle1DilationRectangle1dilation_rectangle1DilationRectangle1dilation_rectangle1: Ausführen einer Dilatation mit einem Rechteck.

erosion1Erosion1erosion1Erosion1erosion1: Verdünnen von Regionen.

erosion2Erosion2erosion2Erosion2erosion2: Verdünnen von Regionen (mit Bezugspunkt).

erosion_circleErosionCircleerosion_circleErosionCircleerosion_circle: Ausführen einer Erosion mit einer Kreismaske.

erosion_rectangle1ErosionRectangle1erosion_rectangle1ErosionRectangle1erosion_rectangle1: Ausführen einer Erosion mit einem Rechteck.

hit_or_missHitOrMisshit_or_missHitOrMisshit_or_miss: Ausführen der Hit-or-Miss-Operation für Regionen.

minkowski_add1MinkowskiAdd1minkowski_add1MinkowskiAdd1minkowski_add1: Ausdehnen von Regionen.

minkowski_add2MinkowskiAdd2minkowski_add2MinkowskiAdd2minkowski_add2: Ausdehnen von Regionen (mit Bezugspunkt).

minkowski_sub1MinkowskiSub1minkowski_sub1MinkowskiSub1minkowski_sub1: Verdünnen von Regionen.

minkowski_sub2MinkowskiSub2minkowski_sub2MinkowskiSub2minkowski_sub2: Verdünnen von Regionen (mit Bezugspunkt).

openingOpeningopeningOpeningopening: Auftrennen von Lücken.

opening_circleOpeningCircleopening_circleOpeningCircleopening_circle: Auftrennen von Lücken mit einer Kreismaske.

opening_rectangle1OpeningRectangle1opening_rectangle1OpeningRectangle1opening_rectangle1: Ausführen eines Openings mit einem Rechteck.

pruningPruningpruningPruningpruning: Beschneiden von Ästen einer Region.

top_hatTopHattop_hatTopHattop_hat: Ermitteln von Ausbuchtungen von Regionen.

Operatoren