数字图像处理特征表示与描述

单击此处编辑母版标题样式0,单击此处编辑母版文本样式1,第二级2,第三级3,第四级4,第五级5,*,第六章 图像分割和分析,6.2,特征表示与描述,特征表示与描述的基本概念,表示方法,边界描述符,区域描述符,关系描述符,特征表示与描述的基本概念,图像分割结果是得到了区域内像素集合，或位于区域边界上的像素集合。,把图像分割后，为了进一步的识别等处理，,分割后的图像一般要进行表示和描述。,表示是直接具体地表示目标，好的表示方法应具有节省存储空间、易于特征计算等优点。一般情况下：,1）如果关注的焦点是形状特性，选择,外部表示方式。,2）如果关注的焦点是反射率特性，如颜色、纹理时，选择,内部表示方式。,6.2.1,特征表示与描述的基本概念,表示,6.2.1,特征表示与描述的基本概念,外部特征,来进行表示举例：,描述,描述是较抽象地表示目标。好的描述应在尽可能区别不同目标的基础上对目标的,尺度、平移、旋转,等不敏感，这样的描述比较通用。,描述也可分为对边界的描述和对区域的描述。几何形状属于外部描述。灰度和纹理属于内部描述。此外，边界和边界或区域和区域之间的关系也常需要进行描述。,6.2.1,特征表示与描述的基本概念,表示方法,6.2.2.1,链码,6.2.2.2,多边形逼近,6.2.2.3,外形特征,6.2.2.4,边界分段,6.2.2.5,区域骨架,6.2.2.1,链码,(Chain Codes),1 链码,定义：,1）链码是一种边界的编码表示法。,2）用边界的方向作为编码依据，简化边界的描述。一般描述的是边界点集。,0,1,2,3,4-链码,0,1,4,6,7,2,3,5,8-链码,6.2.2.1,链码,链码举例：,4-链码：000033333322222211110011,6.2.2.1,链码,2,算法：,给每一个边界线段一个方向编码。,有4-链码和8-链码两种编码方法。,从起点开始，沿边界编码，至起点被重新碰到，结束一个对象的编码。,6.2.2.1,链码,问题1：,1）链码相当长。,2）噪声会产生不必要的链码。,改进1：,1）加大网格空间。,2）依据原始边界与格点的接近程度，来确定新点的位置。,链码举例：,4-链码：003332221101,4-链码：000033333322222211110011,6.2.2.1 链码,6.2.2.1,链码,问题2：,1）由于起点的不同，造成编码的不同。,2）由于旋转角度的不同，造成编码的不同。,改进2：,1）通过使用链码的循环一阶差分代替链码本身，解决旋转问题。,2）对起点重新定义，使得到的循环差分链码对应的整数值最小。这样得到的,最小循环差分链码称为形状数,。,6.2.2.1,链码,循环,一阶差分,链码：,用相邻链码的差代替链码。,例如：4-链码 10103322 循环,一阶差分,为：,33133030,循环,一阶差分,：,1-2=-1(3)3-0=3,0-1=-1(3)3-3=0,1-0=1 2-3=-1(3),0-1=-1(3)2-2=0,4-链码 ：10103322,循环首差：33133,|,030,形状数 ：03033133（数值最小）,6.2.2.2,多边形逼近,(Polygonal Approximations),基本思想：,用一包含尽量少线段的多边形，来刻画边界形状的本质。,寻找最小基本多边形的方法一般有两种：,1）点合并法,2）边分裂法,6.2.2.2,多边形逼近,1 点合并法,1),算法：,R,R T,6.2.2.2,多边形逼近,(2),如果误差R小于预先设置的阈值T。去掉中间点，选新点对与下一相邻点对，重复(1)；否则，存储线段的参数，置误差为0，选被存储线段的终点为起点，重复(1)、(2)。,(3),当程序的第一个起点被遇到，程序结束。,R,R M-1,的部分舍去不予计算。由于傅立叶变换中高频部分对应于图像的细节描述，因此M取得越小，细节部分丢失得越多。,M=4,M=61,M=62,N=64,6.2.3.3,傅立叶描述符,3,使用价值,1）较少的傅立叶描述符（如4个），就可以获取边界本质的整体轮廓。,2）这些带有边界信息的描述符，可以用来区分明显不同的边界。,6.2.3.3,傅立叶描述符,4,优点,1）使用复数作为描述符，对于旋转、平移、放缩等操作和起始点的选取不十分敏感。,2）几何变换的描述符可通过对函数作简单变换来获得。下表表示傅立叶描述符的基本性质：,几何变换,边界,傅立叶描述符,原形,s(k),a(u),旋转,s,r,(k)=s(k)e,j,a,r,(u)=a(u)e,j,平移,s,t,(k)=s(k)+,xy,a,t,(u)=a(u)+,xy,(u),放缩,s,s,(k)=,s(k),a,s,(u)=,a(u),起点,s,p,(k)=s(k-k,0,),a,p,(u)=a(u)e,-j2,k,0,u/N,6.2.3.3,矩,(Moments),1 基本思想：,将描述形状的任务减化为描述一个一维函数，边界段的形状可以用矩来量化地描述。,2,矩的定义：,把边界当作直方图函数：g(r),r,g(r),6.2.3.4,矩,这里L是边界上点的数目,n,(r)是边界的n阶矩。,其中,