第四章 数字影像与特征提取

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1、第四章数字影像与特征提取数字影像采样与重采样点特征提取算法线特征提取算子定位算子主要内容第一节数字影像的采样与重采样主要内容数字影像采样影像重采样理论同名核线的确定及重排列一.数字影像采样182378776823456778104567899986453444557723344567881.数字影像表达形式频率域傅立叶变化2.数字影像采样过程采样对实际连续函数模型离散化的量测过程11122334566645995667787879555658665960663626167656364696968696262646367686515761661616样点被量测的

2、“点”是小的区域----像素采样间隔3.采样定理(一维影像）有限带宽函数采样函数灰度函数xg(x)fG(f)-ffxs(x)xfs(f)-1/x1/x灰度函数和采样函数采样过程xS(x)g(x)fG(f)*s(f)-ff1/x－1/xfG(f)*s(f)-ff1/x1/2x-1/x-1/2x采样间隔--x采样定理fl为截止频率当采样间隔能使在函数g(x)中存在的最高频率中每周期取有两个样本时，则根据采样数据可以完全恢复原函数g(x)二.影像重采样理论当欲知不位于矩阵（采样）点上的原始函数g(x,y)的数值时就需进行内插，称为重采样

3、不在采样点数字影像采样函数1.双线性插值法卷积核是一个三角形函数xW(x)(10)(-10)(01)11122122pYXy1y2aby1-yx1-xx2x1双线性插值法示意图权的确定双线性插值法公式加权平均值双线性插值法公式2.双三次卷积法卷积核可以利用三次样条函数p11121314213141222324323334424344Yx双三次卷积法示意图yx双三次卷积法计算公式双三次卷积法计算公式3.最邻近像元法直接取与P(x,y)点位置最近像元N的灰质值为核点的灰度作为采样值1234yx4.三种重采样方法比较最邻

4、近像元法最简单，计算速度快,且能不破坏原始影像的灰度信息,但几何精度较差。双三次卷积法较费时.双线性插值法较宜。第二章第三节同名核线的确定与重采样主要内容确定同名核线的两种方法•基于影像几何纠正的核线解折关系•基于共面条件的同名核线几何关系核线的重排列（重采样）通过摄影基线与地面所作的平面称为核面核面与影像面交线称为核线同名像点必定在同名核线上AS1S2l1a1a2l2同名核线一.基于影像几何纠正的核线解折关系倾斜影像水平影像1.水平像片与倾斜像片的坐标关系yxysff物面aybS1S2摄影基线p0水平相片uvP倾斜影像xy焦距f示意图v=某常数即表示某一核线C

5、=v2.在“水平”影像上获取核线影像uv(0,0)(m,0)(0,n)(m,n)(u,c)(2u,c)(3u,c)u=k1v=k2采样间隔(u,c)(2u,c)(3u,c)(x1,y1)(x2,y2)(x3,y3)3.核线的重排列（重采样）是否是采样点？水平相片倾斜相片同名核线的v坐标值相等4.同名核线的确定二.基于共面条件的同名核线几何关系直接在倾斜影像上获取核线影像AS1S2l1a1a2l2s1s2PP’示意图xyzuvw1.左核线的确定左核线的直线方程2.右核线的确定右核线的直线方程3.参数的确定4.单独像对相对定向线性内插示意图••••••

6、••••••••••••••••••••••线性内插核线y1k线性内差最邻近法n＝1／tgK5.核线的重排列（重采样）对每条核线而言K是常数第二节点特征提取算法主要内容一.Moravec算子二.Forstner算子1.点特征点特征主要指明显点，提取点特征的算子称为兴趣算子2.点特征的灰度特征3.Moravec算子Moravec于1977年提出利用灰度方差提取点特征的算子rc（1）计算各像元的兴趣值IV（2）给定一经验阈值，将兴趣值大于阈值的点作为候选点。确定窗口大小Moravec算子是在四个主要方向上，选择具有最大――最小灰度方差的点作为特征点（3）选取候

7、选点中的极值点作为特征点。4.Forstner算子Robert’s梯度和灰度协方差矩阵，寻找具有尽可能小而接近圆的误差椭圆的点作为特征点（l）计算各像素的Robert’s梯度（2）计算ll（如55或更大）窗口中灰度的协方差矩阵（3）计算兴趣值q与wDetN代表矩阵N之行列式trN代表矩阵N之迹(4）确定待选点当同时，该像元为待选点（5）选取极值点即在一个适当窗口中选择最大的待选点第三节线特征提取算子1.线特征“边缘”影像局部区域特征不相同的区域间的分界线“线”是具有很小宽度的其中间区域具有相同的影像特征的边缘对差分算子、拉普拉斯算手、LOG算子等房屋的提取道路

8、的提取2.