腐蚀 (Erode)

概述

腐蚀算法使用提供的 2D 布尔核对输入图像执行二维 (2D) 滤波操作。布尔核定义了滤波操作的像素邻域。该滤波器是一种称为腐蚀的形态学操作，应用于输入图像中被布尔滤波器掩盖的每个像素。腐蚀滤波器等效于最小值操作。在二值图像中，腐蚀操作减少或收缩前景区域（在本例中，下图为白色）。这会导致不需要的小型或细长物体消失。

输入	核	输出
	\[ \begin{bmatrix} 1 & 1 & 1 \\ 1 & 1 & 1 \\ 1 & 1 & 1 \end{bmatrix} \] \( \circ \; min \)

实现

离散 2D 形态学滤波器使用以下离散函数实现

\[ I'[x,y] = \underset{m \in [0 .. k_h-1] \\ n \in [0 .. k_w-1]}{min} \Big\{ K[m,n] \times I[x-(n-\lfloor k_w/2 \rfloor), y-(m-\lfloor k_h/2 \rfloor)] \Big\} \]

其中

• \(I\) 是输入图像。
• \(I'\) 是结果图像。
• \(K\) 是邻域核，其中 \(K \in \{0 \vee 1\}\)。
• \(k_w, k_h\) 分别是核的宽度和高度。
• \(min\) 是形态学滤波操作。

输入可以是二值的（用于最常见的二值形态学）或灰度的（用于灰度形态学）。另一个形态学滤波器是 膨胀 (Dilate)，它等效于最大值操作。膨胀滤波器可以在腐蚀滤波器之后使用，以构成图像的形态学开运算 (opening)。

C API 函数

有关实现该算法的限制、约束和后端的列表，请查阅以下函数的参考文档

函数	描述
vpiSubmitErode	对图像运行 2D 腐蚀。

用法

语言 C/C++ Python

1. 导入 VPI 模块

   import vpi

2. 定义一个 3x3 形态学核以执行完整邻域搜索。

   kernel = [[1, 1, 1],
             [1, 1, 1],
             [1, 1, 1]]

3. 使用 CPU 后端和给定的核，对输入图像运行形态学滤波器。输入和输出均为 VPI 图像。

   with vpi.Backend.CUDA
   output = input.erode(kernel, border=vpi.Border.ZERO)

1. 初始化阶段
   1. 包含定义所需函数和结构的头文件。

      #include <vpi/algo/MorphologicalFilter.h>

   2. 定义输入图像对象。

          VPIImage input = /*...*/;

   3. 创建输出图像。它从输入图像获取其尺寸和格式。

      int32_t w, h;
          vpiImageGetSize(input, &w, &h);
       
          VPIImageFormat format;
          vpiImageGetFormat(input, &format);
       
          VPIImage output;
          vpiImageCreate(w, h, format, 0, &output);

   4. 创建将在其中提交算法以供执行的流。

          VPIStream stream;
          vpiStreamCreate(0, &stream);

2. 处理阶段
   1. 定义要使用的核。在本例中，是一个简单的 3x3 完整邻域。

      int8_t kernel[3 * 3] = { 1, 1, 1,
                                   1, 1, 1,
                                   1, 1, 1 };

   2. 将所选形态学滤波器的算法提交到流，传递核和其他参数。在本例中，为腐蚀滤波器。它将由 CPU 后端执行。

          vpiSubmitErode(stream, VPI_BACKEND_CPU, input, output, kernel, 3, 3, VPI_BORDER_ZERO);

   3. （可选）等待直到处理完成。

          vpiStreamSync(stream);

3. 清理阶段
   1. 释放流以及输入和输出图像所持有的资源。

          vpiStreamDestroy(stream);
          vpiImageDestroy(input);
          vpiImageDestroy(output);

有关更多信息，请参阅 VPI - 视觉编程接口 “C API 参考”部分中的 腐蚀 (Erode)。

性能

有关如何使用下表中的性能信息，请参阅 算法性能表。
在比较测量结果之前，请查阅 比较算法运行时间。
有关性能基准测试方式的更多信息，请参阅 性能基准。

清除过滤器 设备 Jetson AGX Orin  - 流 1 2 4 8