第6章表示 - 湖南大学.ppt

图像处理与检测应用 第6章 表示、描述与识别 在进行了分割之后，通常会通过一个连通域标记算法来给各个区域编号以便于之后提取出单个的区域。假设分割后的图像由m个不相交的区域Ri构成，区域标记的任务是将每个区域用一个唯一的标号值加以标记。一般背景用0表示，而区域用大于0的值标记。通过连通域标记之后，便能迅速地在标记图像中确定各个独立的区域。 MATLAB中的bwlabel函数可用于二值图像的连通域标记和提取。在更新的MATLAB版本中，还提供了一个使用更少存储空间的连通域提取函数bwconncomp。 区域可以通过其边界或区域中所有的像素来等价地表示，但是实质上等价的不同区域表达方法，针对不同的任务，则有不同的优缺点。例如： 用仅包含感兴趣区域的二值图像表示。这种表示方法对于需要处理像素间邻域关系的任务而言是最为便捷的，如果需要通过空间坐标随机访问区域像素，也十分方便。但是所耗费的存储空间大，且对于提取区域特征而言通常效率较低； 用列表形式存储的区域中像素点坐标的集合。这种表示非常适合求取诸如区域面积和区域矩特征的任务，但是难以处理像素间的空间关系，也不便于求取区域轮廓； 按顺时针或逆时针顺序依次排列区域轮廓像素所得的列表。这种表示对于提取基于轮廓的特征以及区域的多边形近似等任务十分便捷，但对于面积之类的求取不方便。 表示方法 链码 链码是对区域边界的一种表示，它通过将区域边界上相邻两点的相对位置进行编码，从而以一种压缩的、有序的方式对区域边界进行了表示。之所以是压缩的方式，是因为链码可以仅用2~3个位即可表示一个像素位置，而有序是由于如此表示的边界像素都是以依次相邻的方式组织起来的。常用的Freeman链码定义如下图。 上图中边界的链码为：300301121232 多边形近似 利用尽可能少的边，来刻画边界的“本质”。 聚合方法。从起始点开始不断增加相邻的点，直至达到某个直线近似误差限。缺点是难以及时检测到拐点。 拆分方法。从一个最粗略的直线近似开始，在偏离近似直线最远的位置增加多边形顶点（同时增加多边形的边），直至每段多边形的边所对应的曲线上的点到该条边的近似误差均不超过给定阈值。 指纹图 将区域边界用一维曲线加以表示。通过引入曲线的极坐标获得一元函数r(q)的曲线，然后利用一维信号的表示方式和特征提取方法来进一步处理。 骨架 骨架（更准确点说是所谓的同伦骨架，即拓扑性质与原区域相同的骨架）能够给出关于区域的结构性的描述，例如区域是否存在孔洞、有哪些主要分支等特征均可在骨架中得到体现。此外，如果能够获得每个骨架点出的最大球半径，则实际上可以无损地重构区域。 凸包 给定一个点集，如果该点集中任意两点的连线都仍然完全落在该点集中，则称这个点集是“凸”的。 一个区域，或更广义地，一个点集的凸包，是指能够完全包括该点集中所有点的最小的凸点集。对于数字图像中的区域来说，就是能够完整包括一个点集中所有点的最小凸多边形。 利用bwboundaries函数可以跟踪二值图像中各个区域的边界（按特定顺序的依次相连的像素序列），根据这些边界跟踪的结果，可以进一步计算得到诸如链码等表达或长度等描述。 请编写获取区域边界的链码表达的函数。 边界描述子 边界长度。边界长度可以简单地用边界点的个数来描述；更精细的边界长度是使用欧氏距离，此时对于8-连通的边界而言，对角线方向相邻的两点距离为sqrt(2)。 边界直径。边界B的直径diam(B)定义为 连接直径的两个端点的直线段称为边界的长轴，其方向给出了形状的主要方向；由平行和垂直于长轴的4条正好包括边界所有点的矩形称为基本矩形，其长宽的比值称为离心率。 曲率。边界某点的曲率定义为该点切线斜率的变化率。如果边界点坐标(x,y)以参数方程形式给出： 则曲率k为 傅里叶描述子。对区域边界的坐标点序列s(k) = x(k) +jy(k)进行傅立叶变换 复系数a(u)称为边界的傅里叶描述子。 区域描述子 区域面积。区域面积可以简单地定义为区域中点的个数。 致密度。致密度可通过区域边界长度的平方与区域面积之比来表示。在欧氏空间中，圆形具有最大的紧密度。 延长度。延长度是区域的长度与宽度之比。一种方法可通过区域外接矩形的长宽比求取，另一种方法则需要求得区域宽度d和面积A后，利用A/(2d)2求取。 矩形度。设F(R)是区域与其某个外接矩形R的面积比，则maxR[F(R)]定义为区域的矩形度。 欧拉数。欧拉数q等于某个对象对应的区域数S与这些区域内部的孔洞数N之差： q = S – N 上述描述子中的一些可以通过regionprops函数来直接求取，如离心率、朝向角、长轴、短轴等等。regionprops函数不支持的描述也可自行编程计算。 纹