第十章 图像特征与理解ppt课件.ppt

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1、第十章图像特征与理解图像的几何特征形状特征形状描述子纹理分析曲线与曲面拟合收缩、变细和骨架化网络图像检索技术一、图像的几何特征图像的几何特征是指图像中物体的位置、方向、周长和面积等方面的特征。尽管几何特征比较直观和简单，但在许多图像分析中可以发挥重要的作用。1.位置一般情况下，图像中的物体通常并不是一个点，因此，采用物体或区域的面积的中心点作为物体的位置。如图所示位置与方向2.方向如果物体是细长的，则可以将较长方向的轴定义物体的方向。如图所示，通常，将最小二阶矩轴定义为较长物体的方向。也就是说，要找出一条直线，使物体具有最小惯量，即：若

2、区域或物体的边界已知，则可以采用区域的最小外接矩形（MER，Mini-mumEnclosingRectangle）的尺寸来描述该区域的基本形状，如图所示，a为长轴，b为短轴。长轴和短轴周长图像内某一物体或区域的周长是指该物体或区域的边界长度。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，即周长是围绕所有这些像素的外边界的长度。计算周长常用的3种方法(1)若将图像中的像素视为单位面积小方块时，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之和，此时边界用隙码表示，计算出隙码的长度就是物体的周长。如图

3、所示图形，边界用隙码表示时，周长为24。(2)若将像素视为一个个点时，则周长用链码表示，求周长也就是计算链码的长度。当链码值为奇数时，其长度为；当链码值为偶数时，其长度为1;即周长p可表示为：以前述图为例:边界以面积表示时，物体的周长为:(3)周长用边界所占面积表示时，周长即物体边界点数之和，其中每个点为占面积为1的一个小方块。以前述图为例:边界以面积表示时，物体的周长为15。面积是衡量物体所占范围的一种方便的客观度量。面积与其内部灰度级的变化无关，而完全由物体或区域的边界决定。同样面积条件下，一个形状简单的物体其周长相对较短。1.像素

4、计数法最简单的面积计算方法是统计边界及其内部的像素的总数。根据面积的像素计数法的定义方式，求出物体边界内像素点的总和即为面积，计算公式如下：面积2.边界行程码计算法面积的边界行程码计算法可分如下两种情况：(1)若已知区域的行程编码，则只需将值为1的行程长度相加，即为区域面积；(2)若给定封闭边界的某种表示，则相应连通区域的面积为区域外边界包围的面积与内边界包围的面积（孔的面积）之差。若采用边界链码表示面积，面积如下:面积的边界坐标计算法是采用格林公式进行计算，在x-y平面上，一条封闭曲线所包围的面积为离散化为:3.边界坐标计算法图像中两

5、点P1和P2之间的距离是重要的几何性质之一，测量距离常用的3种方法如下：1.欧几里德距离距离2.市区距离3.棋盘距离二形状特征物体的形状特征主要包括:矩形度宽长比球状性圆形度不变矩偏心率物体从图像中分割出来以后，将形状特征与几何特征结合起来，在机器视觉系统中起着十分重要的作用，它可以作为区分不同物体的依据之一。1.矩形度物体的矩形度指物体的面积与其最小外接矩形的面积之比值。如图所示，矩形度反映了一个物体对其外接矩形的充满程度。矩形度的定义：2.宽长比宽长比是指物体的最小外接矩形的宽与长之比值。宽长比r为圆形度包括周长平方面积比、边界能

6、量、圆形性、面积与平均距离平方之比值等。圆形度可以用来刻画物体边界的复杂程度。3.圆形度周长平方面积比边界能量其中:圆形性面积与平均距离平方比值球状度不变矩对于二维图像函数，其（j+k)阶矩定义为：偏心率偏心率（Eccentricity）又称为伸长度（Elongation），它是区域形状的一种重要描述方法。偏心率在一定程度上反映了一个区域的紧凑性。偏心率有多种计算公式，一种常用的计算方法是区域长轴（主轴）长度与短轴（辅轴）长度的比值，如图所示，即：三形状描述子对物体进行描述时，有时希望能使用一些比单个参数提供更丰富的细节，而又比用图像本

7、身更紧凑的方法来描述物体的形状，这就是形状描述子，它可以对物体形状进行简洁的描述。形状描述子主要包括:傅立叶描述子;边界链码;微分链码;1.傅立叶描述子采用傅立叶描述的优点是可以将二维问题转化为一维问题。即将x-y平面中的曲线段转化为一维函数，或将x-y平面中的曲线段转化为复平面上的一个序列，即将x-y平面与复平面重合，其中，实轴与x轴重合，虚轴与y轴重合。这样可用复数的形式来表示给定边界上的每个点(x，y)。如图所示，这两种表示实质是一致的，是点对点的一一对应映射关系。设物体的边界是由N个点组成的封闭边界，从任一点开始绕边界一周就得到

8、一个复数序:即可得序列的DFT变换为：也可称为边界的傅立叶描述，其逆变换为：由于离散傅立叶变换是一种可逆线性变换，而且在变换过程中信息没有任何增减，因此，这一特点为边界描述提供了方便。若只取频率域的M个值，