图像特征提取与分析ppt课件.ppt

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1、东北大学信息学院陈东岳魏颖图像处理分析与识别8.1基本概念8.2边界特征的表征8.3边界特征的描述8.4区域特征的表征与描述8.5子空间方法第八章图像特征提取与分析8.1基本概念算法信息器官特征提取在视觉系统中的地位特征提取是图像分析的根本目的，是将信息形式从原始图像信号转变为图像模式的中转站，是连接感知功能与认知功能的枢纽。8.1基本概念为什么要做特征提取图像分析(通常为图像分割)能够获取表征目标的原始数据，但通常这些原始数据存在数据量过大、冗余信息过多、可分性差、不变性差等缺点，因此我们需要找到更能有效反映信号分类特性及本质的精炼表达形式特征提取的定义从信

2、号中提取出最能代表其分类本质的特征的方法。特征提取的内容特征的表征特征的描述特征的选择8.1基本概念提取的特征应具有的特点可区分性独立性鲁棒性（不变性，适应性）数量少基于图像信号的特征提取策略1）从目标的外部信息入手（边界）2）从目标的内部信息入手（区域包含的像素）8.1基本概念特征不变性（线性形变）平移不变性尺度不变性旋转不变性仿射不变性8.2边界特征的表征——链码链码是对图像边界点坐标的一种精炼表征，该方法采用边界点的排列顺序和方向编码来表示曲线。对于离散的数字图像而言，区域的边界轮廓可理解为边界上相邻的像素单元之间线段逐段相连而成。并对每一种类型（方向）

3、的线段定义对应的码字，将码字连接从而实现对整个边界曲线的编码。常见的链码形式有4链码和8链码方向角度编码东00东北451北902西北1353西1804西南2255南2706东南31578.2边界特征的表征——链码a)原链码方向图a曲线的链码为：01122233100000765556706其差分链码为：21010010670000777001116图b曲线的链码为：23344455322222107770120其差分链码为：21010010670000777001116目标旋转后，其链码发生改变解决方案：差分链码：用当前线段与其前一个线段之间的逆时针夹角对应的

4、码字表征该线段b)逆时针旋转90°8.2边界特征的表征——链码决定链码的几个因素1）起点：为保持其旋转不变性，通常要选择一个与图像位置和旋转角度无关的确定方法，例如到目标质心距离最远的点。2）行进方向顺时针，或者逆时针。3）尺度目标的尺度决定了链码的长度，可以通过降采样的方法来实现链码的尺度不变性。8.2边界特征的表征——链码(a)原分辨率下的边界采样点(b)降采样后的边界点8.2边界特征的表征——链码(1)区域边界的周长假设区域的边界链码为，每个码段ai所表示的线段长度为那么该区域边界的周长为式中ne为链码序列中偶数码个数；n为链码序列中码的总个数。(2)计

5、算区域的面积对x轴的积分S就是面积。式中，是初始点的纵坐标，ai0和ai2分别是链码的环长度在k=0（水平），k=2（垂直）方向的分量。对于封闭链码（初始点坐标与终点坐标相同），y0能任意选择。按顺时针方向编码，根据面积计算公式得到链码所代表的包围区域的面积。(3)对x轴的一阶矩(k=0)8.2边界特征的表征——链码(4)对x轴的二阶矩（k=0）(5)形心位置(xc,yc)S是面积,M1是链码的一阶矩。(6)两点之间的距离如果链中任意两个离散点之间的码为，那么这两点间的距离是根据链码还可以计算其他形状特征。8.2边界特征的表征——多边形近似最小周长多边形以栅格

6、为单位为目标边界建立一个内接多边形与一个外接多边形，并在这两个多边形只见的区域寻找一条周长最小的多边形闭合曲线所谓对原目标边界的近似。8.2边界特征的表征——多边形近似基于点的融合技术1）在边界上选择一个起点，作为“拟合点集”2）按顺时针将下一个边界点加入拟合点集，利用最小二乘法对拟合点集内的所有点进行直线拟合。3）如果：a）拟合误差小于阈值T，则重复步骤2）b）拟合误差大于阈值T，保留上一次的直线拟合的结果，将拟合点集清空，将当前的这个边界点作为作为一个新的起点加入拟合点集。4）将每次保留的拟合直线中被相邻的两条拟合直线截出的线段作为多边形的一条边，最终形成

7、近似多边形8.2边界特征的表征——多边形近似拆分技术根据点到直线的距离，对目标边界进行分割，直到满足某种近似条件为止。终止条件（例子）边界点到近似多边形的距离的方差小于某一阈值时终止初始分割：1）边界上相互距离最远的两个点；2）整个目标的主分量方向；8.2边界特征的表征——标记图标记图是一种将边界二维坐标转换为一维函数的方法，最常用的算法是将边界点到目标质心的距离作为对应角度的函数。8.2边界特征的表征——标记图标记图的不变性：平移不变性：标记图函数生成总是以目标的质心为原点；尺度不变性：标记图函数归一化（方差归一化或线性压缩置区间[01]）将产生尺度不变性；

8、旋转不变性：选择从质心到具有某种特性的