VTK vtkImageData 开操作闭操作填洞图像形态学操作

1.有时候我们只想使用 VTK 实现开操作，闭操作；哪么可以用

使用前后：

左一是使用前，右是使用后，变成了闭合的；使用了闭操作；

2.简介：

在 VTK 中，vtkImageData 是用来表示图像数据的类。对于图像的形态学操作（如开操作和闭操作），可以使用 VTK 提供的形态学滤波器，如 vtkImageDilateErode3D 来实现。这两个操作可以通过组合膨胀（Dilation）和腐蚀（Erosion）来完成：

开操作（Opening）：先腐蚀后膨胀，用于去除图像中的小物体。
闭操作（Closing）：先膨胀后腐蚀，用于填补图像中的小孔。

开操作（Opening）：

腐蚀：使用 vtkImageDilateErode3D 来实现。
膨胀：再次使用 vtkImageDilateErode3D，但将参数反转。

闭操作（Closing）：

膨胀：先使用 vtkImageDilateErode3D。
腐蚀：再使用 vtkImageDilateErode3D。

3.以下是使用 `vtkImageDilateErode3D` 实现开操作和闭操作的示例代码：

#include <vtkSmartPointer.h>
#include <vtkImageDilateErode3D.h>
#include <vtkImageData.h>
#include <vtkImageCast.h>
#include <vtkImageReader2.h>
#include <vtkImageWriter.h>void Opening(vtkSmartPointer<vtkImageData> input, int kernelSize) {// Step 1: 腐蚀操作vtkSmartPointer<vtkImageDilateErode3D> erode = vtkSmartPointer<vtkImageDilateErode3D>::New();erode->SetInputData(input);erode->SetDilateValue(0);  // 设置膨胀值erode->SetErodeValue(1);   // 设置腐蚀值erode->SetKernelSize(kernelSize, kernelSize, kernelSize);erode->Update();// Step 2: 膨胀操作vtkSmartPointer<vtkImageDilateErode3D> dilate = vtkSmartPointer<vtkImageDilateErode3D>::New();dilate->SetInputData(erode->GetOutput());dilate->SetDilateValue(1);  // 设置膨胀值dilate->SetErodeValue(0);   // 设置腐蚀值dilate->SetKernelSize(kernelSize, kernelSize, kernelSize);dilate->Update();input->ShallowCopy(dilate->GetOutput());  // 更新输入数据为开操作后的结果
}void Closing(vtkSmartPointer<vtkImageData> input, int kernelSize) {// Step 1: 膨胀操作vtkSmartPointer<vtkImageDilateErode3D> dilate = vtkSmartPointer<vtkImageDilateErode3D>::New();dilate->SetInputData(input);dilate->SetDilateValue(1);  // 设置膨胀值dilate->SetErodeValue(0);   // 设置腐蚀值dilate->SetKernelSize(kernelSize, kernelSize, kernelSize);dilate->Update();// Step 2: 腐蚀操作vtkSmartPointer<vtkImageDilateErode3D> erode = vtkSmartPointer<vtkImageDilateErode3D>::New();erode->SetInputData(dilate->GetOutput());erode->SetDilateValue(0);  // 设置膨胀值erode->SetErodeValue(1);   // 设置腐蚀值erode->SetKernelSize(kernelSize, kernelSize, kernelSize);erode->Update();input->ShallowCopy(erode->GetOutput());  // 更新输入数据为闭操作后的结果
}

4.代码说明：

vtkImageDilateErode3D 是 VTK 中用于膨胀和腐蚀的类。你可以通过 SetDilateValue 和 SetErodeValue 来指定膨胀和腐蚀的值。
SetKernelSize 用于指定核的大小，核大小影响腐蚀和膨胀操作的强度。通常，开操作和闭操作会使用相同大小的核。
图像的开操作和闭操作分别调用了 Opening() 和 Closing() 函数。

通过这种方式，你可以在 VTK 中对 vtkImageData 进行开操作和闭操作，来处理三维图像数据

5.注意问题

如果你在使用 vtkImageDilateErode3D 进行闭操作时发现无效问题，可能是由于以下原因：

输入图像值的范围：vtkImageDilateErode3D 的膨胀和腐蚀操作依赖于图像的值。如果图像中的值没有正确对应膨胀和腐蚀的设定（如 0 和 1），操作可能无法正确执行。确保图像的值正确反映二值图像或特定区域的特征。
膨胀和腐蚀值设置不当：闭操作要求先膨胀再腐蚀。因此，膨胀和腐蚀的值应该分别设置为合理的值，例如：
- 膨胀值（DilateValue）为 1，用于扩展前景（白色区域）。
- 腐蚀值（ErodeValue）为 0，用于收缩背景（黑色区域）。
核大小：膨胀和腐蚀的核大小可能过小或过大，导致操作无效。核大小是闭操作的重要参数，影响膨胀和腐蚀的效果。
图像边界问题：当图像边界靠近形态学结构元素时，可能会影响操作的效果。确保核大小合适，并在图像边界区域进行检查。

解决方案

确保图像是二值图像： VTK 中的 vtkImageDilateErode3D 通常用于处理二值图像（值为 0 或 1）。如果输入图像不是二值图像，可能需要先将其转换为二值图像。你可以使用 vtkImageThreshold 来将图像转换为二值图像。
调整核大小：试着调整核的大小（SetKernelSize），特别是在闭操作中，膨胀和腐蚀的效果依赖于核的大小。核大小不应该太大或太小，通常与目标结构的大小匹配。
检查膨胀和腐蚀值设置：确保膨胀和腐蚀的值设置合理，闭操作中应首先执行膨胀操作：

// 通过阈值将图像二值化
vtkSmartPointer<vtkImageThreshold> threshold = vtkSmartPointer<vtkImageThreshold>::New();
threshold->SetInputData(inputImage);
threshold->ThresholdByUpper(100);  // 将阈值设置为 100，低于此值的设为 0，其他设为 1
threshold->SetOutValue(0);  // 背景
threshold->SetInValue(1);   // 前景
threshold->Update();

也可使用：

vtkSmartPointer<vtkImageOpenClose3D> closeFilter = vtkSmartPointer<vtkImageOpenClose3D>::New();
closeFilter->SetInputData(inputImage);
closeFilter->SetOpenValue(0);  // 设置开操作值
closeFilter->SetCloseValue(1); // 设置闭操作值
closeFilter->SetKernelSize(5, 5, 5);  // 调整核大小
closeFilter->Update();