图像分割与特征提取ppt课件
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第八章 图像分割、特征提取与描述
主要内容
8.1 引言 8.2 图像分割 8.3 图像的特征 8.4 图像的描述
1
8.1 引言
图像分割是将图像划分为若干互不相交的小区域的 过程。小区域是某种意义下具有共同属性的象素的 连通集合，如物体所占的图像区域、天空区域等。
连通的概念是指集合中任意两个点之间都存在着完 全属于该集合的连通路径。对于离散图像而言，连 通有4连通和8连通之分
10008777 11118888 00007888 00017887 44337810 33448810 87111111 87111101
23
8.2.2 串行区域技术
10008777 11118888 00007888 00017887 44337810 33448810 87111111 87111101
16
8.2.2 串行区域技术
一、区域生长 二、分裂合并
17
8.2.2 串行区域技术
一、区域生长 区域生长方法是根据同一物体区域内象素的相似性质 来聚集象素点的方法，从初始区域（如小邻域或甚至 于每个象素）开始，将相邻的具有同样性质的象素或 其它区域归并到目前的区域中从而逐步增长区域，直 至没有可以归并的点或其它小区域为止。区域内象素 的相似性度量可以包括平均灰度值、纹理、颜色等信 息。关键是相似性度量准则以及初始区域或象素的确 定。
4连通
8连通
2
8.1 引言
图像分割是图像理解的基础，而在理论上图 像分割又依赖图像理解，彼此是紧密关联的。 图像分割在一般意义下是十分困难的问题， 目前的图像分割一般作为图像的前期处理阶 段，是针对分割对象的技术，是与问题相关 的，如最常用到的利用阈值化处理进行的图 像分割。
3
8.1 引言
图像分割有二种不同的途径： 1. 区域法：将各象素划归到相应物体或区域的
13
8.2.1并行区域技术－基于阈值
（4）灰度和灰度平均图
物体与背景各自的灰度都较均匀二者相差不大 时，分割时可以这样处理：横轴取象素的灰度
r，纵轴取r的邻域的平均 r 。直方图（r, r )为坐
标点上的象素数目。边界上的点将远离对角线， 因此选远离对角线的点的灰度作为分割的灰度 门限将获得较好的分割效果。
21
8.2.2 串行区域技术
确定均匀性准则。例如以一个区对某种特征（如灰度、 彩色或纹理）的均匀性为准则，通常用门限T来约束。
对满足均匀性准则的小区则合并，不满足均匀性准则 的小区则采用四叉树的方式将此区等分为四个小区。
22
8.2.2 串行区域技术
10008777 11118888 00007888 00017887 44337810 33448810 87111111 87111101
5586 4897 2283 3333
生长准则：待检测象素的灰度与已检测的区域的平
均灰度差<T
例：取跟踪门限T＝2
结果与起始点选择(如选6)和门限选择有关
20
8.2.2 串行区域技术
二、区域分裂与合并
从整个图像开始不断分裂得到各个区域。实际中常 常先把图像分成任意大小且不重叠的区域，然后再合 并或分裂这些区域以满足要求。
14
8.2.1并行区域技术－基于阈值 （5）灰度值和梯度值散射图
做直方图（r，g）横轴取象素的灰度r，纵轴 取r的梯度g。直方图（r，g）为具有某个灰度 和梯度值的象素数目。
15
8.2 图像的分割
8.2.1、并行区域技术－基于阈值的图像分割技术 8.2.2、串行区域技术 8.2.3、并行边界技术－基于边界的图像分割
对于双峰直方图，选取两个峰之间的谷对应的灰度 值作为阈值。 将直方图的包络看作一条曲线，求直方图包络线的 极小值点对应的灰度值作为阈值。
9
8.2.1并行区域技术－基于阈值
在阈值化处理之后，可以通
过直接跟踪物体边界的方法
将物体区域分割出来，得到
其轮廓并进一步分析其几何
形状特征。
Hale Waihona Puke Baidu10
8.2.1并行区域技术－基于阈值
象素聚类方法 2. 边界方法：通过直接确定区域间的边界来实
现分割
4
8.2 图像的分割
8.2.1、并行区域技术－基于阈值的图像分割技术 8.2.2、串行区域技术 8.2.3、并行边界技术－基于边界的图像分割
5
8.2 图像的分割
8.2.1、并行区域技术－基于阈值的图像分割技术 8.2.2、串行区域技术 8.2.3、并行边界技术－基于边界的图像分割
7
8.2.1并行区域技术－基于阈值
单阈值分割 只用一个阈值分割。
多阈值分割
g(
x,
y)
1 0
如f (x, y) T 如f (x, y) T
用多个阈值分割。在一般的多阈值情况下，多阈值
分割取为：
g(x, y) k
如T f (x, y) T
k 1
k
8
8.2.1并行区域技术－基于阈值
（1）极小值点阈值
10008777 11118888 00007888 00017887 44337810 33448810 87111111 87111101
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8.2.2 串行区域技术
图像：
5586 4897 2283 3333
取跟踪门限T＝2
5586 4897 2283 3333
生长准则：区域任一象素与其邻点灰度差<T
结果与起始点选择和门限选择有关
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8.2.2 串行区域技术
图像：
5586 4897 2283 3333
5586 4897 2283 3333
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8.2.1并行区域技术－基于阈值
（2）最佳阈值
有时目标和背景的灰度值有部分交错，用 1个全局阈值不能将它们绝然分开。希望 减小误分割的概率，选取一个最佳阈值。 阈值的选择需要根据具体问题来确定， 一般通过实验来确定。
12
8.2.1并行区域技术－基于阈值 （3）直方图变换
利用象素邻域的局部性质变换原来的直 方图得到一个新的直方图。新的直方图 或者谷更深或者谷变成峰，更容易检测。 常用的方法是用象素的梯度值。
6
8.2.1并行区域技术－基于阈值
取阈值是最常见的并行的直接检测区域的分割方法。阈 值是在分割时作为区分物体与背景象素的门限，大于或 等于阈值的象素属于物体，而其它属于背景。这种方法 对于在物体与背景之间存在明显差别（对比）的景物分 割十分有效。实际上，在任何实际应用的图像处理系统 中，都要用到阈值化技术。为了有效地分割物体与背景， 人们发展了各种各样的阈值处理技术，包括全局阈值、 自适应阈值、最佳阈值、局部阈值等。
主要内容
8.1 引言 8.2 图像分割 8.3 图像的特征 8.4 图像的描述
1
8.1 引言
图像分割是将图像划分为若干互不相交的小区域的 过程。小区域是某种意义下具有共同属性的象素的 连通集合，如物体所占的图像区域、天空区域等。
连通的概念是指集合中任意两个点之间都存在着完 全属于该集合的连通路径。对于离散图像而言，连 通有4连通和8连通之分
10008777 11118888 00007888 00017887 44337810 33448810 87111111 87111101
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8.2.2 串行区域技术
10008777 11118888 00007888 00017887 44337810 33448810 87111111 87111101
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8.2.2 串行区域技术
一、区域生长 二、分裂合并
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8.2.2 串行区域技术
一、区域生长 区域生长方法是根据同一物体区域内象素的相似性质 来聚集象素点的方法，从初始区域（如小邻域或甚至 于每个象素）开始，将相邻的具有同样性质的象素或 其它区域归并到目前的区域中从而逐步增长区域，直 至没有可以归并的点或其它小区域为止。区域内象素 的相似性度量可以包括平均灰度值、纹理、颜色等信 息。关键是相似性度量准则以及初始区域或象素的确 定。
4连通
8连通
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8.1 引言
图像分割是图像理解的基础，而在理论上图 像分割又依赖图像理解，彼此是紧密关联的。 图像分割在一般意义下是十分困难的问题， 目前的图像分割一般作为图像的前期处理阶 段，是针对分割对象的技术，是与问题相关 的，如最常用到的利用阈值化处理进行的图 像分割。
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8.1 引言
图像分割有二种不同的途径： 1. 区域法：将各象素划归到相应物体或区域的
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8.2.1并行区域技术－基于阈值
（4）灰度和灰度平均图
物体与背景各自的灰度都较均匀二者相差不大 时，分割时可以这样处理：横轴取象素的灰度
r，纵轴取r的邻域的平均 r 。直方图（r, r )为坐
标点上的象素数目。边界上的点将远离对角线， 因此选远离对角线的点的灰度作为分割的灰度 门限将获得较好的分割效果。
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8.2.2 串行区域技术
确定均匀性准则。例如以一个区对某种特征（如灰度、 彩色或纹理）的均匀性为准则，通常用门限T来约束。
对满足均匀性准则的小区则合并，不满足均匀性准则 的小区则采用四叉树的方式将此区等分为四个小区。
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8.2.2 串行区域技术
10008777 11118888 00007888 00017887 44337810 33448810 87111111 87111101
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生长准则：待检测象素的灰度与已检测的区域的平
均灰度差<T
例：取跟踪门限T＝2
结果与起始点选择(如选6)和门限选择有关
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8.2.2 串行区域技术
二、区域分裂与合并
从整个图像开始不断分裂得到各个区域。实际中常 常先把图像分成任意大小且不重叠的区域，然后再合 并或分裂这些区域以满足要求。
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8.2.1并行区域技术－基于阈值 （5）灰度值和梯度值散射图
做直方图（r，g）横轴取象素的灰度r，纵轴 取r的梯度g。直方图（r，g）为具有某个灰度 和梯度值的象素数目。
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8.2 图像的分割
8.2.1、并行区域技术－基于阈值的图像分割技术 8.2.2、串行区域技术 8.2.3、并行边界技术－基于边界的图像分割
对于双峰直方图，选取两个峰之间的谷对应的灰度 值作为阈值。 将直方图的包络看作一条曲线，求直方图包络线的 极小值点对应的灰度值作为阈值。
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8.2.1并行区域技术－基于阈值
在阈值化处理之后，可以通
过直接跟踪物体边界的方法
将物体区域分割出来，得到
其轮廓并进一步分析其几何
形状特征。
Hale Waihona Puke Baidu10
8.2.1并行区域技术－基于阈值
象素聚类方法 2. 边界方法：通过直接确定区域间的边界来实
现分割
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8.2 图像的分割
8.2.1、并行区域技术－基于阈值的图像分割技术 8.2.2、串行区域技术 8.2.3、并行边界技术－基于边界的图像分割
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8.2 图像的分割
8.2.1、并行区域技术－基于阈值的图像分割技术 8.2.2、串行区域技术 8.2.3、并行边界技术－基于边界的图像分割
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8.2.1并行区域技术－基于阈值
单阈值分割 只用一个阈值分割。
多阈值分割
g(
x,
y)
1 0
如f (x, y) T 如f (x, y) T
用多个阈值分割。在一般的多阈值情况下，多阈值
分割取为：
g(x, y) k
如T f (x, y) T
k 1
k
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8.2.1并行区域技术－基于阈值
（1）极小值点阈值
10008777 11118888 00007888 00017887 44337810 33448810 87111111 87111101
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8.2.2 串行区域技术
图像：
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取跟踪门限T＝2
5586 4897 2283 3333
生长准则：区域任一象素与其邻点灰度差<T
结果与起始点选择和门限选择有关
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8.2.2 串行区域技术
图像：
5586 4897 2283 3333
5586 4897 2283 3333
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8.2.1并行区域技术－基于阈值
（2）最佳阈值
有时目标和背景的灰度值有部分交错，用 1个全局阈值不能将它们绝然分开。希望 减小误分割的概率，选取一个最佳阈值。 阈值的选择需要根据具体问题来确定， 一般通过实验来确定。
12
8.2.1并行区域技术－基于阈值 （3）直方图变换
利用象素邻域的局部性质变换原来的直 方图得到一个新的直方图。新的直方图 或者谷更深或者谷变成峰，更容易检测。 常用的方法是用象素的梯度值。
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8.2.1并行区域技术－基于阈值
取阈值是最常见的并行的直接检测区域的分割方法。阈 值是在分割时作为区分物体与背景象素的门限，大于或 等于阈值的象素属于物体，而其它属于背景。这种方法 对于在物体与背景之间存在明显差别（对比）的景物分 割十分有效。实际上，在任何实际应用的图像处理系统 中，都要用到阈值化技术。为了有效地分割物体与背景， 人们发展了各种各样的阈值处理技术，包括全局阈值、 自适应阈值、最佳阈值、局部阈值等。