图像特征与理解.ppt

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1、图像特征与理解1图像的几何特征2形状特征3纹理分析4其他特征或描述1图像的几何特征图像的几何特征尽管比较直观和简单，但在许多图像分析问题中起着十分重要的作用。提取图像的几何特征之前，常对图像进行分割和二值化处理，即处理成只有0和1两种值的黑白图像。在图像分析和计算机视觉系统中，二值图像及其几何特征特别有用，可用来分类、检验、定位、轨迹跟踪等任务。下面介绍常用的一些几何特征。图6-1物体位置由质心表示1.1位置与方向1.位置图像中的物体通常并不是一个点，因此，用物体的面积的中心点作为物体的位置。面积中心就是单位面积质量恒定的相同形状图形的质心O（见图6-1）。

2、因二值图像质量分布是均匀的，故质心和形心重合。若图像中的物体对应的像素位置坐标为(xi,yj)(i=0,1,…,n－1；j=0,1,…,m－1)，则可用下式计算质心位置坐标：(6-1)2.方向我们不仅需要知道图像中物体的位置，而且还要知道物体在图像中的方向。确定物体的方向有一定难度。如果物体是细长的，则可以把较长方向的轴定为物体的方向。如图6-2所示，通常，将最小二阶矩轴（最小惯量轴在二维平面上的等效轴）定义为较长物体的方向。也就是说，要找出一条直线，使下式定义的E值最小：式中，r是点（x,y）到直线的垂直距离。(6-2)图6-2物体方向可由最小惯量轴定义1.

3、2周长区域的周长即区域的边界长度。一个形状简单的物体用相对较短的周长来包围它所占有面积内的像素，周长就是围绕所有这些像素的外边界的长度。通常，测量这个长度时包含了许多90°的转弯，从而夸大了周长值。区域的周长在区别具有简单或复杂形状物体时特别有用。由于周长的表示方法不同，因而计算方法也不同，常用的简便方法如下：(1)当把图像中的像素看作单位面积小方块时，则图像中的区域和背景均由小方块组成。区域的周长即为区域和背景缝隙的长度和，此时边界用隙码表示。因此，求周长就是计算隙码的长度。(2)当把像素看作一个个点时，则周长用链码表示，求周长也即计算链码长度。周长也可

4、以简单地从物体分块文件中通过计算边界上相邻像素的中心距离的和得到。(3)周长用边界所占面积表示，也即边界点数之和，每个点占面积为1的一个小方块。1.3面积面积是物体的总尺寸的一个方便的度量。面积只与该物体的边界有关，而与其内部灰度级的变化无关。一个形状简单的物体可用相对较短的周长来包围它所占有的面积。1.像素计数面积最简单的(未校准的)面积计算方法是统计边界内部(也包括边界上)的像素的数目。在这个定义下面积的计算非常简单，求出域边界内像素点的总和即可，计算公式如下：对二值图像而言，若用1表示物体，用0表示背景，其面积就是统计f(x,y)=1的个数。(6-

5、3)2.由边界行程码或链码计算面积3.用边界坐标计算面积Green（格林）定理表明，在x-y平面中的一个封闭曲线包围的面积由其轮廓积分给定，即(6-4)其中，积分沿着该闭合曲线进行。将其离散化，式（6-4）变为(6-5)式中，Nb为边界点的数目。1.4长轴和短轴当物体的边界已知时，用其外接矩形的尺寸来刻画它的基本形状是最简单的方法，如图6-3(a)所示。求物体在坐标系方向上的外接矩形，只需计算物体边界点的最大和最小坐标值，就可得到物体的水平和垂直跨度。但是，对任意朝向的物体，水平和垂直并非是我们感兴趣的方向。这时，就有必要确定物体的主轴，然后计算反映物

6、体形状特征的主轴方向上的长度和与之垂直方向上的宽度，这样的外接矩形是物体的最小外接矩形（MinimumEnclosingRectangle，MER）。计算MER的一种方法是，将物体的边界以每次3°左右的增量在90°范围内旋转。每旋转一次记录一次其坐标系方向上的外接矩形边界点的最大和最小x、y值。旋转到某一个角度后，外接矩形的面积达到最小。取面积最小的外接矩形的参数为主轴意义下的长度和宽度，如图6-3(b)所示。此外，主轴可以通过矩（Moments）的计算得到，也可以用求物体的最佳拟合直线的方法求出。图6-3MER法求物体的长轴和短轴（a）坐标系方向上的外接

7、矩形；（b）旋转物体使外接矩形最小1.5距离图像中两点P(x,y)和Q(u,v)之间的距离是重要的几何性质，常用如下三种方法测量：（1）欧几里德距离：(6-6)（2）市区距离：(6-7)（3）棋盘距离：(6-8)显然，以P为起点的市区距离小于等于t（t=1,2,…）的点形成以P为中心的菱形。图6-4(a)为t≤2时用点的距离表示的这些点。可见，d4(P,Q)是从P到Q最短的4路径的长度。同样，以P为起点的棋盘距离小于等于t(t=1,2,…)的点形成以P为中心的正方形。例如，当t≤2，用点的距离表示这些点时，如图6-4（b）所示。同样由图可见，d8(P,Q

8、)是从P到Q最短的8路径的长度。图6-