遥感图像特征抽取ppt课件
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纹理分析方法可以归纳为：统计方法，结构（几 何）方法，模型方法以及基于数学变换（信号处 理）的方法。
使用纹理信息分类的方法有两种，基于区域的和 基于窗口的。
基于3*3滑动窗口的 纹理信息计算方法
纹理分析方法分类
统计方法
利用灰度值的空间分布这一特性，提出了一大批的纹 理统计方法与统计特征。
结构（几何）方法
第6章 遥感图像处理 6.2 遥感图像特征抽取
光谱特征 + 形状特征 + 空间关 系
内容
1 几何特征与形状特征 2 边界的描述 3 纹理分析 4 遥感图像解译专家系统
1 几何特征与形状特征
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。
形状特征
方的圆的？胖的瘦的？ 矩形度、宽长比、球状性、圆形度、不变矩、
周长平方面积比
C P2 A
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：
E A B
偏心率
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：
R Ao A MER
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
rW L
3. 圆形度
圆形度包括周长平方面积比、边界能量、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。
灰度共生矩阵 (gray-level co-occurrence matrix)
例:计算45度方向上的灰度直方图
00012
11011 22100 11020 00101
纹理走向和尺寸
01 2
04 2 1 12 3 2 20 2 0
[C] 联合概率(joint probability)
2009.Fall
典型的自然纹理
纹理图像在局部区域内可能呈现不规则性， 但整体上则表现出一定的规律性，其灰度 分布往往表现出某种周期性。
对这类纹理型图像可以通过纹理分析提取 其宏观特征信息。
纹理与纹理分析介绍
纹理定义
一般说来，纹理是复杂的视觉实体或者子模式的组合。 纹理分为两类：结构纹理（确定过程）和统计纹理（随 机过程）。
最简单的链码是跟踪边界并赋给每两 个相邻像素的连线一个方向值。常用的有4 方向和8方向链码
由顺次连接的具有指定长度 和方向的直线段组成的边界 线。每一段的方向使用数字 编号方法进行编码，只有边 界的起点需用(绝对)坐标表 示
(a)叠加在数字化边界线上的重取 样网格，(b)重取样的结果，(c)4 向链码，(d)8向链码
3 纹理分析
但传统的分类方法多使用光谱分类，对影 像的其它特征应用不多，这对于高分辨率 影像丰富、复杂的表现形式是远远不够的， 高分辨率遥感影像的分类精度急待提高。
纹理目前还没有统一和公认的确切的定义。 一般认为类似于布纹、草地、砖头、 墙面
等具有重复性结构的图像叫纹理图像。
典型的人工纹理
解译知识类型选择窗口：
描述性知识：框架法 过程性知识：产生式规则知识表现法 控制性知识：产生式规则知识表现法
解译背景知识选择窗口
4.4 遥感图像解译专家系统的机理
遥感图像数据库 解译知识库 推理机 解译器
纹理元构成纹理。
模型方法
通过模型参数来定义纹理，模型的参数决定着纹理的 质量。
基于数学变换（信号处理）的方法包
括空间域滤波、付立叶滤波、Gabor和小波变换等。
灰度共生矩阵
从图像上灰度为i的像素出发，在某一方向 （或距离）上，与灰度为j的像素同时出现 的概率
cij=count{a=ri AND b=rj}
遥感纹理的特点 ：①模糊性（非确定性）；②反映空 间灰度值之间的分布关系；③尺度多变；④纹理个体多 时才能表现出纹理。
纹理分析
纹理分析的4个关键部分 ：特征提取，纹理识别，纹理 分类，三维表面重建。
特征提取是纹理分析的基础，它的结果为纹理识别、纹理 分类和三维表面重建所用。
纹理分析方法分类
LIST
19
对粗纹理的区域，其灰度共生矩阵的值较 集中于主对角线附近。因为对于粗纹理， 像素对趋于具有相同的灰度。
对于细纹理的区域，其灰度共生矩阵中的 值则散布在各处。
4 遥感图像解译专家系统
4.1 遥感图像解译专家系统的组成 4.2 图像处理与特征提取子系统 4.3 遥感图像解译知识获取子系统 4.4 遥感图像解译专家系统的机理 4.5 计算机解译的主要技术发展趋势
4.1
组
遥
图
成遥
感 图 像
像 处 理
感解
与
图
译 知
ຫໍສະໝຸດ Baidu
特 征
像识
提
获
解取
取 子
译
子 系
系 统
专统
家
系
统 狭义的遥感图像解译专家系统
的
4.2 图像处理与特征提取子系统
图像处理功能
图像滤波 图像增强 大气纠正 几何纠正
分类与特征提取
光谱特征
形状特征
空间特征
4.3 遥感图像解译知识获取子系统
主要功能：知识获取
（一）知识获取的三个层次
增加遥感解译的新知识； 发现原解译知识有错或不完全的，修改原知
识、补充新知识； 专家系统据解译结果，自动总结经验，改错
增新----创造性的机器学习。
（二）知识获取界面
1、概念：据语义、语法指导的结构编辑器。 2、三个层次： 下拉主菜单式知识获取界面
遥感图像解译知识获取 遥感图像背景知识获取 多窗口知识获取界面 分类获取界面
2 边界的描述
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。
边界链码 傅立叶描述子 微分链码
边界链码
链码是对区域边界点的一种编码表示方法。该方 法主要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。由于每个线段 的长度固定而方向数目有限，即仅有边界的起 点需要采用绝对坐标表示，其余点可只用接续 方向来代表偏移量，并且每一个点只需一个方 向数就可以代替两个坐标值，因此采用链码表 示可大大减少边界表示所需的数据量。
使用纹理信息分类的方法有两种，基于区域的和 基于窗口的。
基于3*3滑动窗口的 纹理信息计算方法
纹理分析方法分类
统计方法
利用灰度值的空间分布这一特性，提出了一大批的纹 理统计方法与统计特征。
结构（几何）方法
第6章 遥感图像处理 6.2 遥感图像特征抽取
光谱特征 + 形状特征 + 空间关 系
内容
1 几何特征与形状特征 2 边界的描述 3 纹理分析 4 遥感图像解译专家系统
1 几何特征与形状特征
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。
形状特征
方的圆的？胖的瘦的？ 矩形度、宽长比、球状性、圆形度、不变矩、
周长平方面积比
C P2 A
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：
E A B
偏心率
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：
R Ao A MER
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
rW L
3. 圆形度
圆形度包括周长平方面积比、边界能量、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。
灰度共生矩阵 (gray-level co-occurrence matrix)
例:计算45度方向上的灰度直方图
00012
11011 22100 11020 00101
纹理走向和尺寸
01 2
04 2 1 12 3 2 20 2 0
[C] 联合概率(joint probability)
2009.Fall
典型的自然纹理
纹理图像在局部区域内可能呈现不规则性， 但整体上则表现出一定的规律性，其灰度 分布往往表现出某种周期性。
对这类纹理型图像可以通过纹理分析提取 其宏观特征信息。
纹理与纹理分析介绍
纹理定义
一般说来，纹理是复杂的视觉实体或者子模式的组合。 纹理分为两类：结构纹理（确定过程）和统计纹理（随 机过程）。
最简单的链码是跟踪边界并赋给每两 个相邻像素的连线一个方向值。常用的有4 方向和8方向链码
由顺次连接的具有指定长度 和方向的直线段组成的边界 线。每一段的方向使用数字 编号方法进行编码，只有边 界的起点需用(绝对)坐标表 示
(a)叠加在数字化边界线上的重取 样网格，(b)重取样的结果，(c)4 向链码，(d)8向链码
3 纹理分析
但传统的分类方法多使用光谱分类，对影 像的其它特征应用不多，这对于高分辨率 影像丰富、复杂的表现形式是远远不够的， 高分辨率遥感影像的分类精度急待提高。
纹理目前还没有统一和公认的确切的定义。 一般认为类似于布纹、草地、砖头、 墙面
等具有重复性结构的图像叫纹理图像。
典型的人工纹理
解译知识类型选择窗口：
描述性知识：框架法 过程性知识：产生式规则知识表现法 控制性知识：产生式规则知识表现法
解译背景知识选择窗口
4.4 遥感图像解译专家系统的机理
遥感图像数据库 解译知识库 推理机 解译器
纹理元构成纹理。
模型方法
通过模型参数来定义纹理，模型的参数决定着纹理的 质量。
基于数学变换（信号处理）的方法包
括空间域滤波、付立叶滤波、Gabor和小波变换等。
灰度共生矩阵
从图像上灰度为i的像素出发，在某一方向 （或距离）上，与灰度为j的像素同时出现 的概率
cij=count{a=ri AND b=rj}
遥感纹理的特点 ：①模糊性（非确定性）；②反映空 间灰度值之间的分布关系；③尺度多变；④纹理个体多 时才能表现出纹理。
纹理分析
纹理分析的4个关键部分 ：特征提取，纹理识别，纹理 分类，三维表面重建。
特征提取是纹理分析的基础，它的结果为纹理识别、纹理 分类和三维表面重建所用。
纹理分析方法分类
LIST
19
对粗纹理的区域，其灰度共生矩阵的值较 集中于主对角线附近。因为对于粗纹理， 像素对趋于具有相同的灰度。
对于细纹理的区域，其灰度共生矩阵中的 值则散布在各处。
4 遥感图像解译专家系统
4.1 遥感图像解译专家系统的组成 4.2 图像处理与特征提取子系统 4.3 遥感图像解译知识获取子系统 4.4 遥感图像解译专家系统的机理 4.5 计算机解译的主要技术发展趋势
4.1
组
遥
图
成遥
感 图 像
像 处 理
感解
与
图
译 知
ຫໍສະໝຸດ Baidu
特 征
像识
提
获
解取
取 子
译
子 系
系 统
专统
家
系
统 狭义的遥感图像解译专家系统
的
4.2 图像处理与特征提取子系统
图像处理功能
图像滤波 图像增强 大气纠正 几何纠正
分类与特征提取
光谱特征
形状特征
空间特征
4.3 遥感图像解译知识获取子系统
主要功能：知识获取
（一）知识获取的三个层次
增加遥感解译的新知识； 发现原解译知识有错或不完全的，修改原知
识、补充新知识； 专家系统据解译结果，自动总结经验，改错
增新----创造性的机器学习。
（二）知识获取界面
1、概念：据语义、语法指导的结构编辑器。 2、三个层次： 下拉主菜单式知识获取界面
遥感图像解译知识获取 遥感图像背景知识获取 多窗口知识获取界面 分类获取界面
2 边界的描述
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。
边界链码 傅立叶描述子 微分链码
边界链码
链码是对区域边界点的一种编码表示方法。该方 法主要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。由于每个线段 的长度固定而方向数目有限，即仅有边界的起 点需要采用绝对坐标表示，其余点可只用接续 方向来代表偏移量，并且每一个点只需一个方 向数就可以代替两个坐标值，因此采用链码表 示可大大减少边界表示所需的数据量。