G图像处理第4章-图像特征描述方案研究.ppt

模式识别与图像处理 机械学院：李剑中 下篇：图像处理与应用 第四章 目标特征描述 图像分割的直接结果就是得到了区域边界上的像素集合，或是得到了区域内所有像素的集合。为了能够充分利用分割的结果，必须采用适当的方法对之加以描述，使之既能减小数据量、节省存储空间，又能便于使用计算机进行特征的分析与计算。 图像的增强仅是对像素的灰度值进行操作，而图像特征描述则仅是对像素的坐标位置加以描述，不改变灰度值。两者是对图像进行的不同的处理。 §4-1 边界的表示 链码是对边界点的一种编码表示方法，其特点是利用一系列具有特定长度和方向的相连的直线段来表示目标的边界。 因为每个线段的长度固定而方向数目取为有限，所以只有边界的起点需用（绝对）坐标表示，其余点都可只用接续方向来代表偏移量。 由于表示一个方向数比表示一个坐标值所需比特数少，而且对每一个点又只需一个方向数就可以代替两个坐标值，所以链码表达可大大减少边界表示所需的数据量 。 图像分割以后，对边界的表示可以采用链码或标记的方法。 1、链码 1、链码 常用的链码有4－方向码和8－方向码，其方向定义分别见下图(a)和图(b)。 它们的共同特点是直线段的长度固定，方向数有限。 下图(c)和图(d)分别给出了用4－方向链码和8－方向链码表示区域边界的例子。 （1）链码起点归一化 使用链码时，起点的选择很关键。对同一个边界，如用不同的边界点作为链码起点，得到的链码会不同。 为解决这个问题，可对链码进行起点归一化。方法是： 给定1个从任意点开始而产生的链码，并把它看作是1个由各方向数构成的自然数； 将这些方向数依1个方向循环，使它们所构成的自然数的值最小； 将这样转换后所对应的链码起点作为这个边界的归一化的起点 。 （2）链码旋转归一化 用链码表示给定目标的边界时，如果目标平移，链码不会发生变化，而如果目标旋转则链码会发生变化。 为解决这个问题，可对链码进行旋转归一化。方法是用相邻2个方向数按反方向相减得到。4－方向链码采用模4减法，8－方向链码采用模8减法。 下图左边是采用4－方向链码表示的边界，右边是其逆时针旋转900后得到的形状。中间上面1行为对应的原链码，下面1行为反方向模4两两相减得到的差分码。可见旋转后虽然原链码发生了变化，但差分码并没有变化 。 2、标记 所谓标记（signature）就是边界的1-D泛函表达。 产生标记的方法很多。最简单的是先对给定的物体求重心，然后把边界点与重心的距离作为角度的函数就得到一种标记。 不管用何种方法产生标记，其基本思想都是把2-D的边界用1-D 的较易描述的函数形式来表达。如果对2-D边界的形状很看重，那么这种方法就可把2-D形状描述的问题转化为对1-D波形进行分析的问题了 。 2、标记 例4.1 两个标记示例 上面所述方法产生的标记不受目标平移的影响，但与目标的尺度变换以及旋转（可等价为角度测量的起点变化）都有关。尺度变换造成的影响是标记的幅值发生变化，这个问题可用把最大幅值归一化到单位值来解决。解决旋转影响可有多种方法，均可参照前述链码归一化的方法。 §4-2 区域的表示 例4.2 用空间占有数组表示2-D区域和3-D物体的示例 §4-2 区域的表示 2、四叉树 四叉树表达法利用金字塔式的数据结构，是一种对空间占有数组的有效编码。 在这种表达方法中，所有的结点可分成3类：①目标结点(用白色表示)；②背景结点（用深色表示）；③混合结点（用浅色表示）。四叉树的树根对应整幅图，而树叶对应各单个像素或具有相同特性的像素组成的方阵。四叉树由多级构成，树根在0级，分1次叉就多1级 。 2、四叉树 当图像是方形的，且像素点的个数是2的整数次幂时四叉树法最合用。 四叉树表达的优点是容易生成得到，据它可计算区域的多种特征。它的缺点是四叉树间的运算只能在同级的结点间进行。 §4-3 边界特征的描述 图像经过边缘检测与边界跟踪后获得了不同区域之间的边界，而每一条区域边界都由一个边缘点序列组成。 一般来讲边缘序列不适宜作为分类特征，需要进一步进行参量描述。换句话说，如能对边界实现参数化描述，对图像的进一步分析处理十分方便 。 1、边界的折线逼近 对边缘点序列的一种有用方法是采用曲线方程描述。 但一般情况下，一个点序列是难以单独用一个方程描述的。通常的作法是对其分段，然后用方程来分段表征。具体采用哪种方程则取决于边缘点序列的形状。 最简单的表示方法就是采用折线逼近。 对于一个给定的