第10章图像表示与描述PPT课件
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第10章 图像表示与描述
10.1 概述
将一幅图像分割成不同区域后，使用更适合于 计算机进一步处理的形式，对得到的被分割的像素 集进行表示和描述。因此，图像表示与描述是图像 识别和理解中的重要工作。
图像的表示包括两种：基于外部特性的边界表 示和基于内部特性的区域表示。图像的表示完成了 将数据转换成可用于计算机处理的形式的目的。
存在的问题：得到的近似图形的顶点不总是与原 来边界的拐点一致，因为新的线段只有超过误差 门限才开始。
拆分技术：将一条线段不断地分割为两部分，直 到满足定好的某一标准。
例如，某标准定为：从边界线到某一直线的的最 大垂直距离不超过预定门限，而这条直线要求连 接此边界线的两个端点。如果这个条件满足，则 距离此直线的最远点成为一个顶点，这样，将初 始的线段再分为两条子线段。
图11.7即为使用欧氏距离骨架
距离的定义。
中轴变换特点：
MAT是一种很直接的细化方法，但是需要计 算区域内部每一点其边界点的距离，所以计算量 很大。 改进的骨架求取算法包括基于形态学的方法。
10.3边界描述
边界表示关注的是图像中区域的形状特征，常 用的方法有链码、边界分段、多边形近似标记图 等；区域表示关注的是图像中区域的的灰度、颜 色、纹理等特征，常用的方法有四叉树、骨架等。
图像的表示完成后，要选择适当的图像描述 方式。一般，图像的描述采用二维描述，它也分 边界描述和区域描述两大类。常用的描述方法有 边界描述、区域描述和形态学描述。
10.2 图像表示
10.2.1链码
链码用于表示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。典型的表示方法是根据 链的斜率不同，有4链码或8链码。每一段的方向是 用数字编号方法进行编码。
4链码：在链码的四个方向上 移动，以数字集合{i|i=0,1,2,3} 编码来表示与x轴的夹角为 90°×i。
10.2.3多边形近似
多边形的边可用线性关系表示。对一条闭合曲 线，当多边形的边数等于边界上的点数时，这种 近似是准确的，此时，每对相邻点定义多边形的 一条边。
最小周长多边形法：
以周长最小的多边形来近似表示边界，即将边 界看成是介于多边形内外界限之间有弹性的线，当 它在内外界限的限制之下收缩紧绷的时候，即可得 到最小周长边界（如图p271-图10.8）。
10.2.4 标记图
标记图是一种用一维函数表达二维边界的方法， 以达到降低表达难度的目的。它可以用各种方法生 成。最简单的方法是把从重心到边界的距离作为角 度的函数来标记。
距离-角度法：
r
A
θ
35372
A
424 4 2 4
特点: 该方法不受边界平移
的影响,但是当边界旋转 或发生尺度变换时,标记 将会发生改变。可以用 归一化方法进行解决。
11
二进制数表示
0
000
1
001
2
010
3
011
4
100
5
101
6
110
7
111
方法：
在目标边界上任意选取某个起始点，从该点 坐标开始，将水平方向坐标和垂直方向坐标分成 等间隔的网格，然后对每个网格中的线段用一个 接近的方向码来表示，最后，按照逆时针（或顺 时针）方向沿着边界将这些方向码连接起来，即 得到链码。
存在的问题： ➢得到的链码有时太长； ➢噪声或边界线段的缺陷都会在边界上产生干扰。
解决办法： 选择更大间隔的网格对边界进行重新取样，达
到减少边界点、降低噪声干扰的敏感度的目的。
起始点的选择：
边界的链码依赖起始点。由于链码的起始点 任意选择，对同一边界如果选用不同的起始点， 常常会得到不同的链码。
起始点归一化： 将链码看作一个循环序列，依次取各个边界作 为起始点，从得到的所有链码中选取构成自然数 值最小的码作为归一化结果，该最小码值的点即 为归一化后的起始点。
起始点
1110303232 起始点
0303232111
链码旋转归一化：
链码具有平移不变性，即当边界平移时，其 链码不发生改变。但是，当边界旋转时，则链码 会改变。
1
2
0
3
1 1 1 0 3 0 3 2 3 2 （1）
4链码
0 3 0 3 2 3 2 1 1 1（0）
旋转归一化方法： 用链码的一阶差分码作为新的码。一阶差分即
为相邻两个方向之间的变化值。
链码：1 1 1 0 3 0 3 2 3 2 （1） 一阶差分码： 0 0 3 3 1 3 3 1 3 0
链码：0 3 0 3 2 3 2 1 1 1（0） 一阶差分码： 0 0 3 3 1 3 3 1 3 0
例10.3：p271
10.2.5 骨架
把平面区域抽取为图形的一种区域表示方法，通
过使用一种细化（也称骨架）算法得到区域。一个
区域的骨架可以用中轴转换方法（MAT）定义。
设区域R的边界为B， 对R中的每一点p，找到它 在B上最接近的邻点。如果 p有多于一个这样的邻点， 就认为p属于R的中轴（骨 架）。“最接近”取决于
算法实现：
假设用一系列彼此 连接的小单元将一条 边界包住，这条由单 元组成的环带使包围 圈像一条有弹性的线， 当它收紧时即可得到 最小周长边界。
多边形近似问题常用聚合技术和拆分技术来实现。
聚合技术：基于平均误差或其它准则的技术。
例如沿边界线寻找聚合点，直到适合聚合点 的最小平方误差线超过一个预先设置的门限，这 时就将点聚合，即获得一条直线。然后继续沿着 边界线寻找，直到误差再次超过门限聚合新的点。 这个过程不断重复，最后线段的交点构成多边形 的顶点。
可见，当原边界旋转为新边界时，其码链改变， 但它们的一阶差分码不改变。
10.2.2 边界分段 边界分段：将边界分成若干段，Biblioteka Baidu别对每一段进
行表示。 特点：降低边界复杂程度，简化表示过程特别适
用于边界具有多个凹点的情况。
方法：构造包含边界最小凸集的凸包，跟踪区域 凸包的边界，记录凸包边界进出区域的转变点， 实现对边界的分割。
1
2
0
3
4链码
类似地，6链码的相邻方向之间的夹角为60°， 8链码的相邻方向之间的夹角为45°。
2 3
1 0
45
6链码
2
3
1
4
0
567
8链码
方向
0° 90° 180° 270°
方向
0° 45 90° 135° 180° 225° 270 335
十进制数表示 二进制数表示
0
00
1
01
2
10
3
十进制数表示
10.1 概述
将一幅图像分割成不同区域后，使用更适合于 计算机进一步处理的形式，对得到的被分割的像素 集进行表示和描述。因此，图像表示与描述是图像 识别和理解中的重要工作。
图像的表示包括两种：基于外部特性的边界表 示和基于内部特性的区域表示。图像的表示完成了 将数据转换成可用于计算机处理的形式的目的。
存在的问题：得到的近似图形的顶点不总是与原 来边界的拐点一致，因为新的线段只有超过误差 门限才开始。
拆分技术：将一条线段不断地分割为两部分，直 到满足定好的某一标准。
例如，某标准定为：从边界线到某一直线的的最 大垂直距离不超过预定门限，而这条直线要求连 接此边界线的两个端点。如果这个条件满足，则 距离此直线的最远点成为一个顶点，这样，将初 始的线段再分为两条子线段。
图11.7即为使用欧氏距离骨架
距离的定义。
中轴变换特点：
MAT是一种很直接的细化方法，但是需要计 算区域内部每一点其边界点的距离，所以计算量 很大。 改进的骨架求取算法包括基于形态学的方法。
10.3边界描述
边界表示关注的是图像中区域的形状特征，常 用的方法有链码、边界分段、多边形近似标记图 等；区域表示关注的是图像中区域的的灰度、颜 色、纹理等特征，常用的方法有四叉树、骨架等。
图像的表示完成后，要选择适当的图像描述 方式。一般，图像的描述采用二维描述，它也分 边界描述和区域描述两大类。常用的描述方法有 边界描述、区域描述和形态学描述。
10.2 图像表示
10.2.1链码
链码用于表示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。典型的表示方法是根据 链的斜率不同，有4链码或8链码。每一段的方向是 用数字编号方法进行编码。
4链码：在链码的四个方向上 移动，以数字集合{i|i=0,1,2,3} 编码来表示与x轴的夹角为 90°×i。
10.2.3多边形近似
多边形的边可用线性关系表示。对一条闭合曲 线，当多边形的边数等于边界上的点数时，这种 近似是准确的，此时，每对相邻点定义多边形的 一条边。
最小周长多边形法：
以周长最小的多边形来近似表示边界，即将边 界看成是介于多边形内外界限之间有弹性的线，当 它在内外界限的限制之下收缩紧绷的时候，即可得 到最小周长边界（如图p271-图10.8）。
10.2.4 标记图
标记图是一种用一维函数表达二维边界的方法， 以达到降低表达难度的目的。它可以用各种方法生 成。最简单的方法是把从重心到边界的距离作为角 度的函数来标记。
距离-角度法：
r
A
θ
35372
A
424 4 2 4
特点: 该方法不受边界平移
的影响,但是当边界旋转 或发生尺度变换时,标记 将会发生改变。可以用 归一化方法进行解决。
11
二进制数表示
0
000
1
001
2
010
3
011
4
100
5
101
6
110
7
111
方法：
在目标边界上任意选取某个起始点，从该点 坐标开始，将水平方向坐标和垂直方向坐标分成 等间隔的网格，然后对每个网格中的线段用一个 接近的方向码来表示，最后，按照逆时针（或顺 时针）方向沿着边界将这些方向码连接起来，即 得到链码。
存在的问题： ➢得到的链码有时太长； ➢噪声或边界线段的缺陷都会在边界上产生干扰。
解决办法： 选择更大间隔的网格对边界进行重新取样，达
到减少边界点、降低噪声干扰的敏感度的目的。
起始点的选择：
边界的链码依赖起始点。由于链码的起始点 任意选择，对同一边界如果选用不同的起始点， 常常会得到不同的链码。
起始点归一化： 将链码看作一个循环序列，依次取各个边界作 为起始点，从得到的所有链码中选取构成自然数 值最小的码作为归一化结果，该最小码值的点即 为归一化后的起始点。
起始点
1110303232 起始点
0303232111
链码旋转归一化：
链码具有平移不变性，即当边界平移时，其 链码不发生改变。但是，当边界旋转时，则链码 会改变。
1
2
0
3
1 1 1 0 3 0 3 2 3 2 （1）
4链码
0 3 0 3 2 3 2 1 1 1（0）
旋转归一化方法： 用链码的一阶差分码作为新的码。一阶差分即
为相邻两个方向之间的变化值。
链码：1 1 1 0 3 0 3 2 3 2 （1） 一阶差分码： 0 0 3 3 1 3 3 1 3 0
链码：0 3 0 3 2 3 2 1 1 1（0） 一阶差分码： 0 0 3 3 1 3 3 1 3 0
例10.3：p271
10.2.5 骨架
把平面区域抽取为图形的一种区域表示方法，通
过使用一种细化（也称骨架）算法得到区域。一个
区域的骨架可以用中轴转换方法（MAT）定义。
设区域R的边界为B， 对R中的每一点p，找到它 在B上最接近的邻点。如果 p有多于一个这样的邻点， 就认为p属于R的中轴（骨 架）。“最接近”取决于
算法实现：
假设用一系列彼此 连接的小单元将一条 边界包住，这条由单 元组成的环带使包围 圈像一条有弹性的线， 当它收紧时即可得到 最小周长边界。
多边形近似问题常用聚合技术和拆分技术来实现。
聚合技术：基于平均误差或其它准则的技术。
例如沿边界线寻找聚合点，直到适合聚合点 的最小平方误差线超过一个预先设置的门限，这 时就将点聚合，即获得一条直线。然后继续沿着 边界线寻找，直到误差再次超过门限聚合新的点。 这个过程不断重复，最后线段的交点构成多边形 的顶点。
可见，当原边界旋转为新边界时，其码链改变， 但它们的一阶差分码不改变。
10.2.2 边界分段 边界分段：将边界分成若干段，Biblioteka Baidu别对每一段进
行表示。 特点：降低边界复杂程度，简化表示过程特别适
用于边界具有多个凹点的情况。
方法：构造包含边界最小凸集的凸包，跟踪区域 凸包的边界，记录凸包边界进出区域的转变点， 实现对边界的分割。
1
2
0
3
4链码
类似地，6链码的相邻方向之间的夹角为60°， 8链码的相邻方向之间的夹角为45°。
2 3
1 0
45
6链码
2
3
1
4
0
567
8链码
方向
0° 90° 180° 270°
方向
0° 45 90° 135° 180° 225° 270 335
十进制数表示 二进制数表示
0
00
1
01
2
10
3
十进制数表示