数字图象处理 9 北京大学计算机研究所.ppt

第三章 数字图像分析 图像分析系统的构成 第三节 特征表示与描述 3.3.1 特征表示与描述的基本概念 3.3.2 表示法设计 3.3.3 边界描述子 3.3.4 关系描述子 3.3.1 特征表示与描述的基本概念 基本概念 特征表示与描述的定义： 把图像分割后，为了进一步的处理，分割后的图像一般要进行形式化的表达和描述 解决形式化表达问题一般有两种选择： 1）根据区域的外部特征来进行形式化表示 2）根据区域的内部特征（比较区域内部的象素值）来来进行形式化表示 3.3.1 特征表示与描述的基本概念 基本概念 外部特征来进行形式化表示举例： 3.3.1 特征表示与描述的基本概念 基本概念 选择表达方式，要本着使数据变得更有利于下一步的计算工作。下一步工作是基于所选的表达方式描述这个区域，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 3）所选表示方式，应该对尺寸、变换、旋转等变量尽可能的不敏感 3.3.2 特征表示与描述:表示法设计 表示法设计 链码 多边形逼近 外形特征 边界分段 区域骨架 3.3.2 特征表示与描述:表示法设计 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。为简化边界的描述。一般描述的是边界点集。 3.3.2 特征表示与描述:表示法设计 链码举例： 3.3.2 特征表示与描述:表示法设计 链码 算法： 给每一个线段边界一个方向编码。 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。 3.3.2 特征表示与描述:表示法设计 链码 问题1： 1）链码相当长。 2）噪音会产生不必要的链码。 改进1： 1）加大网格空间。 2）依据原始边界与结果的接近程度，来确定新点的位置。 3.3.2 特征表示与描述:表示法设计 链码举例： 3.3.2 特征表示与描述:表示法设计 链码 问题2： 1）由于起点的不同，造成编码的不同 2）由于角度的不同，造成编码的不同 改进2： 1）从固定位置作为起点(最左最上)开始编码 2）通过使用链码的首差代替码子本身的方式 3.3.2 特征表示与描述:表示法设计 链码 循环首差链码：用相邻链码的差代替链码 例如：4-链码 循环首差为： 循环首差：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 3.3.2 特征表示与描述:表示法设计 链码 应用背景： 如果边界的本身对于旋转和比例修改来说是无变化的，使用链码才是正确的。一般来说这是不可能的，实际应用时还需要改进。 用链码后，对象只要用1)起点坐标，2)周长（边界点数）3)链码，4)对象编号，就可以描述。 链码一般用于一幅图像中有多个对象的情况，对单个对象不适用。 3.3.2 特征表示与描述:表示法设计 多边形逼近 基本思想：用最少的多边形线段，获取边界形状的本质。 寻找最小基本多边形的方法一般有两种： 1）点合成法 2）边分裂法 3.3.2 特征表示与描述:表示法设计 多边形逼近 点合成算法思想举例： 3.3.2 特征表示与描述:表示法设计 多边形逼近 点合成算法： 1）沿着边界选两个相邻的点对，计算首尾连接直线段与原始折线段的误差R。 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。 3.3.2 特征表示与描述:表示法设计 多边形逼近 点合成算法的问题： 顶点一般不对应于边界的拐点（如拐角）。因为新的线段直到超过误差的阈值才开始。 下面讲到的分裂法可用于缓解这个问题 3.3.2 特征表示与描述:表示法设计 多边形逼近 边分裂算法思想举例： 3.3.2 特征表示与描述:表示法设计 多边形逼近 分裂边算法： （1）连接边界线段的两个端点（如果是封闭边界，连接最远点）； （2）如果最大正交距离大于阈值，将边界分为两段，最大值点定位一个顶点。重复（1）； （3）如果没有超过阈值的正交距离，结束。 3.3.2 特征表示与描述:表示法设计 外形特征 基本思想： 外形特征是一种用一维函数表达边界的方法。基本思想是把边界的表示降到一维函数 3.3.2 特征表示与描述:表示法设计 外形特征 函数定义——质心角函数：边上的点到质心的距