上一篇介紹了 Adaptive Threshold。

現在，我們已經可以把圖片分成前景和背景。

不過，有時候會發現結果常常沒有想像中漂亮。

例如文字旁邊多了一些小黑點，或是有些地方出現零星的白點。

甚至原本完整的物體，中間還出現了一些小洞。

雖然完成了二值化，但圖片看起來還是很凌亂。

這時候，就需要有一個方法把這些小瑕疵整理乾淨。

這就是今天要介紹的 Morphology（形態學）。

Morphology 在做什麼？

Morphology 處理的是物體的形狀。

它會觀察每個 Pixel 周圍的區域，決定這個 Pixel 應不應該保留下來。

因此它經常出現在 Threshold、Segmentation、OCR 等流程之後。

目的就是讓結果更乾淨、更完整。

先認識 Structuring Element

Morphology 有一個很重要的概念。

叫做 Structuring Element（結構元素）。

它其實就是一個小小的模板。

例如最常見的是：

1 1 1
1 1 1
1 1 1

或是

0 1 0
1 1 1
0 1 0

Morphology 每次處理圖片時，都會把這個模板放到每個 Pixel 上，然後觀察周圍的情況。

因此 Structuring Element 可以想像成 Morphology 用來觀察附近 Pixel 的放大鏡。

Erosion（侵蝕）

第一個操作叫做 Erosion。

它會讓白色區域慢慢縮小。

假設原本有一個小方塊：

□□□□□
□□□□□
□□□□□

做一次 Erosion 可能變成：

 □□□
 □□□

因為邊界附近的 Pixel 沒有足夠多的白色鄰居，所以被移除了。

Erosion 可以做什麼？

Erosion 很適合：

• 去除零星白點。
• 移除小雜訊。
• 分開原本黏在一起的物體。

例如：

如果圖片中只有一兩個孤立 Pixel，Erosion 很快就會把它們消除。

但是如果做太多次，真正的物體也會一起變小，甚至完全消失。

Dilation（膨脹）

另一個操作叫做 Dilation。

它剛好和 Erosion 相反。

Dilation 會讓白色區域慢慢長大。

例如。

 □□□
 □□□

做一次 Dilation 可能變成：

□□□□□
□□□□□
□□□□□

因此，物體的邊界會向外擴張。

Dilation 可以做什麼？

Dilation 很適合：

• 填補小裂縫。
• 連接斷開的線條。
• 補齊文字缺口。
• 填滿小洞。

例如 OCR 前常常會先做 Dilation。

讓原本快斷掉的文字重新連接，提高辨識成功率。

實作：Erosion 和 Dilation

OpenCV 也提供了型態學的對應函式。

先建立一個 Structuring Element。

import cv2
import numpy as np

kernel = np.ones((3, 3), np.uint8)

接著做一次 Erosion。

eroded = cv2.erode(binary, kernel, iterations=1)

以及 Dilation。

dilated = cv2.dilate(binary, kernel, iterations=1)

其中 iterations 代表重複執行的次數。

次數越多，效果越明顯。

顯示結果：

plt.figure(figsize=(12, 4))

plt.subplot(1, 3, 1)
plt.imshow(binary, cmap="gray")
plt.title("Binary")
plt.axis("off")

plt.subplot(1, 3, 2)
plt.imshow(eroded, cmap="gray")
plt.title("Erosion")
plt.axis("off")

plt.subplot(1, 3, 3)
plt.imshow(dilated, cmap="gray")
plt.title("Dilation")
plt.axis("off")

plt.tight_layout()
plt.show()

執行結果如下：

Erosion 和 Dilation 的比較

它們看起來互相相反，但其實經常一起使用。

很多 Morphology 操作都是由它們組合而成。

今天總結

今天介紹了 Morphology。

它針對二值化後的結果，調整物體的形狀。

其中，Erosion 會讓物體縮小，適合去除雜訊。

Dilation 則會讓物體擴大，適合填補缺口與連接斷裂。

不過，如果我們想同時做到 去除小雜訊，但又不要讓物體永久縮小，或是 **填補小洞，但又不要讓整個物體一直變胖，只靠 Erosion 或 Dilation 都做不到。

下一篇，我們就來看看如何把這兩個操作組合起來，介紹 Opening 與 Closing，以及更多常見的 Morphology 方法。