背景

膨脹與腐蝕是形態學的基礎，在實際的視覺檢測項目過程中，常常需要組合運用膨脹與腐蝕對圖像進行預處理。而開運算和閉運算用途就是組合使用這兩種方法。同時開運算和閉運算不僅能在保留圖像目標主體的同時，還能處理圖像中出現的各種雜點、小間隙、存在毛糙的邊緣等。

所以我們在視覺檢測項目過程中相機采集到的圖像遇到上述問題時可以合理運用開運算與閉運算，可以簡化圖像預處理的操作步驟，去除圖像上的非目標主體外的干擾，有效的優化目標主體核心區域，使之提取出圖像上理想的區域范圍。運行效果如下圖所示：

在上期課程中，我們講述了如何使用VPLC系列機器視覺運動控制一體機使用相機進行圖像膨脹腐蝕的課程。本期課程正運動小助手給大家分享一下VPLC系列機器視覺運動控制一體機進行圖像開運算和閉運算的課程。

01VPLC控制器

（一）VPLC516E構架圖

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（二）課前準備

1.電腦一臺，安裝ZDevelop3.10以上版本軟件

2.VPLC516E一臺

3.24V直流電源一個

4.網線一根

5.WinSCP軟件

6.電線若干

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02課程主要使用的指令

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1.ZV_OPENING ?-- 開運算

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ZV_OPENING(src,dst,kw[,kh = 0])

參數說明：

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src：ZVOBJECT類型，源圖像
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dst：ZVOBJECT類型，開運算后的圖像

kw：結構元素寬度，大于0

kh：結構元素高度，大于等于0，若為 0 則 kh = kw

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2.ZV_CLOSING ?-- 閉運算

?

ZV_CLOSING(src,dst,kw[,kh = 0])

參數：

src：ZVOBJECT類型，源圖像
?

dst：ZVOBJECT類型，閉運算后的圖像

kw：結構元素寬度，大于0

kh：結構元素高度，大于等于0，若為 0 則 kh = kw

3.原理

圖像開運算與閉運算與膨脹和腐蝕運算有關，由膨脹和腐蝕兩個運算的復合與集合操作（并、交、補等）組合成的運算構成。

A.開運算

它是先對圖像腐蝕后膨脹。通過腐蝕能夠去除小范圍內非目標區域，同時也能把閾值范圍相近的元素分隔開，最后通過膨脹填補腐蝕過大造成的小間隙。

因此，它可以去除一些孤立、細小的點，平滑毛躁的樣品邊緣，同時目標區域內的面積也不會有明顯的變化，類似于給樣品“去毛刺”的處理效果。?所下圖所示：

通過以上對比圖可得知，原圖經過開運算處理后，可見目標主體邊緣的干擾被消除，圖像上的目標主體更突出。

B.閉運算

它是先對圖像膨脹后腐蝕。它處理圖像上目標區域內部的空洞、外部孤立的點、目標區域的外觀和面積不會有所明顯的變化，簡單來說它類似于“填補空隙”。它與之前課程中講述到單獨進行膨脹運算不同的是，它在填補縫隙的同時不會使目標邊緣輪廓加粗。下圖所示：

通過以上對比圖可得知，原圖經過閉運算處理后，可見目標主體邊緣與四周引腳沒有連接和邊緣缺失的部分得到了填充，使圖像上的目標主體形狀變得更完整。

C.總結

綜上所述可知，開運算更適合去除圖像上的雜點和噪聲等非目標主體的特征元素。而閉運算則是相反，它是用于填補區域中小空隙等目標主體缺失的部分。所以開運算和閉運算與進行膨脹腐蝕相比，它們是不會改變目標主體特征的核心形態。

03 軟件實現

1.打開ZDevelop軟件：新建名稱為“開閉運算.zpj”項目→新建“HMI”文件→新建“main.bas”文件（用于編寫界面響應函數、并開啟HMI自動運行任務）→新建“圖像采集.bas”文件(用于實現相機采集功能)→新建“初始化.bas”文件(用于初始化測量參數)→文件添加到項目。

2.設計HMI主界面和關聯它的控件變量。
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3.編寫實現對圖像進行開運算和閉運算的執行函數。

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? ? ? ? ? GLOBAL sub main()

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? ? ? ? ? ? ? ? ?ZV_IMGCOPY(GrabImg,testImg)? ? '復制圖像??

? ? ? ? ? ? ? ? ?if gv_open_switch=1 THEN

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ZV_OPENING(testImg,testImg,ga_open(0),ga_open(1))? ? ? '矩形結構的圖像開運算

? ? ? ? ? ? ? ? ?endif

? ? ? ? ? ? ? ? ?if gv_clos_switch=1 THEN

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ZV_CLOSING(testImg,testImg,ga_closed(0),ga_closed(1))? ? '矩形結構的圖像閉運算

? ? ? ? ? ? ? ? ?endif

? ? ? ? ? ? ? ? ?ZV_LATCH(testImg,1)

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? ? ? ? ?ENDSUB

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本次，正運動技術【機器視覺運動控制一體機小課堂】三分鐘實現開運算和閉運算，就分享到這里。
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