【精品】08 图像描述

【精品】08 图像描述 数字图像处理Digtal Image Processing 图像 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示与描述 Representation and Description问题的提出: 图像分割把一幅图像分成了多个区域或部分，为了进一步对图像做分析和识别，还需要用数据或符号描述区域的特征。 数字图像处理讲义，陈军波中南民族大学 2008年春，概述 Introduction 在用前一章的方法，把图像分割后，为了进一 步的处理，分割后的图像一般要进行形式化的 表达和描述。 解决形式化表达问题一般有两种选择: 1)根据区域的外部特征来进行形式化表示; 2)根据区域的内部特征(比较区域内部的象素值)来 进行形式化表示。 所选表示方式，应该对尺寸、变换、旋转等变 量尽可能的不敏感。 数字图像处理讲义，陈军波中南民族大学 2008年春， 8.1 像素间的基本关系几个几何概念:邻接和连通: 四邻接 八邻接 若同一区域集合的所有象素都是四邻接的，则它们为 4连通通路: 若图像中属性相同的两个点 P 和 Q 间存在一系列象素 点 ,p0 p1 … … pn-1 pn, 保证 Pi 是 Pi-1 的邻接点 则称 P， Q 间存在长度为 n 的通路。 数字图像处理讲义，陈军波中南民族大学 2008年春， 4 8.1 像素间的基本关系区域的连通: 连通分量:区域 S 中所有连通点的集合称为 S 的连通分量 设S是图像中的一个子集，连通分量 P，Q ? S，如果从 P 到Q 存在一个全部点都在 S 中的通路，则称 P， Q 在 S 中是连通的。根据通路的性质，称为 4 连通或 8 连通。 P 与 P 连通连通的性质: 若 P 与 Q 连通，则 Q 与 P 也连通。 若P 与 Q 连通，Q 与R连通，则 P 与 R 也连通。 数字图像处理讲义，陈军波中南民族大学 2008年春， 5 8.1 像素间的基本关系利用连通概念对图像中对象间关系的描述:单连通和复连通: 设 二 值图像中物体点的集合 为 S，则其它象素构成 S 的补集 Sc ，设物体的边缘点包含在 Sc 中， 则 Sc 的某个连通分量构成了背景。 若存在 Sc 的其它连通分量，则一 定处于 S 的某个连通分量之中， 称为孔。S 中有孔的连通分量称为 复连通，没有孔的称为单连通。 数字图像处理讲义，陈军波中南民族大学 2008年春， 6 y 8.2 图像的几何特征 1. 位置 图像中的物体通常并不是一 xi yj个点，因此，用物体的面积的中心点作为物体的位置。面积中心 O x就是单位面积质量恒定的相同形状图形的质心O(见图8-1) 若图像中的物体对应的像素位置坐标为xi yj i0 1 … n,1;j0 1 … 图8-1m,1，则可用下式计算质心位置坐标: 1 n 1 m 1 1 n 1 m 1 x mn i 0 ?j 0 xi f i j y mn ?j 0 y j f i j ? 0 i ? 数字图像处理讲义，陈军波中南民族大学 2008年春，2. 方向 我们不仅需要知道图像中物体的位置，而且还要知道物体在图像中的方向。确定物体的方向有一定难度。如果物体是细长的， 则可以把较长方向的轴定为物体的方向。如图8-2所示，通常， 将最小二阶矩轴(最小惯量轴在二维平面上的等效轴)定义为较长物体的方向。也就是说，要找出一条 图8-2 物体方向可直线，使下式定义的E值最小: 由最小惯量轴定义 E ? ? r 2 f x y dx dy式中，r是点(x y)到直线的垂直距离。 数字图像处理讲义，陈军波中南民族大学 2008年春，3. 周长 区域的周长即区域的边界长度。一个形状简单的物体用相对较短的周长来包围它所占有面积内的像素， 周长就是围绕所有这些像素的外边界的长度。常用的计算方法如下: 1 当把图像中的像素看作单位面积小方块时，则图像中的区域和背景均由小方块组成。区域的周长即为区域和背景缝隙的长度和，此时边界用隙码表示。因此，求周长就是计算隙码的长度。 数字图像处理讲义，陈军波中南民族大学 2008年春， 2 当把像素看作一个个点时，则周长用链码表示，求周长也即计算链码长度。此时，当链码值为奇数时，其长度记作 ;当链码值为偶数时，其长 度记作1。即周长p表示为 2 p Ne 2 N? Ne和No分别是边界链码(8方向)中走偶步与走奇步的数目。 1 2 1 4 方向链码 2 0 3 3 0 2 1 8 方向链码 3 4 0 5 7 6 数字图像处理讲义，陈军波中南民族大学 2008年春，3 周长用边界所占面积表示， 也即边界点数之和， 每个点占面积为1的一个小方块。采用上述三种计算周长的方法求得边界的周长。(1) 边界用隙码表示时，周长为24;(2) 边界用链码表示时，周长为105 2 ;(3) 边界用面积表示时，周长为15。 数字图像处理讲义，陈军波中南民族大学 2008年春， 4. 面积 面积是物体的总尺寸的一个方便的度量。面积只与该物体的边界有关， 而与其内部灰度级的变化无关。一个形状简单的物体可用相对较短的周长 来包围它所占有的面积。 1. 像素计数面积 最简单的未校准的面积计算方法是统计边界内部也包括边界上的像 素的数目。在这个定义下面积的计算非常简单， 求出域边界内像素点的总 和即可，计算公式如下: N M A? ? f x y 1 1 x y 对二值图像而言，若用1表示物体，用0表示背景，其面积就是统计f x y 1的个数。 数字图像处理讲义，陈军波中南民族大学 2008年春，5. 距离 距离是象素间重要的几何特征，距离有三条基本性质必须保证: 非负性: dpq ? 0 对称性: dpq ,dqp 三角不等式:dpq ? dpr drq 图像中两点P x y 和Q u v 之间的距离是重要的几何性质，常用如下三种方法测量: (1) 欧几里德距离: d e P Q x u 2 y v2 (2) 市区距离: d 4 P Q x u y v (3)棋盘距离: d8 P Q max x u y v 数字图像处理讲义，陈军波中南民族大学 2008年春， 显然，以P为起点的市区距离小于等于t(t1 2 …)的点形成以P为中心的菱形。图a为t?2时用点的距离表示的这些点。可见， d4P Q是从P到Q最短的4路径的长度。同样，以P为起点的棋盘距离小于等于tt1 2 …的点形成以P为中心的正方形。例如， 当t?2，用点的距离表示这些点时，如图(b)所示。同样由图可见，d8P Q是从P到Q最短的8路径的长度。 2 2 2 2 2 2 d4、d8计算简便， 且为正整数，因 2 1 2 2 1 1 1 2 此常用来测距离， 而欧几里德距离2 1 0 1 2 2 1 0 1 2 很少被采用。 2 1 2 2 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 a b 数字图像处理讲义，陈军波中南民族大学 2008年春， 8.3 边界的表示 Boundary Representation边界的表达 1. 链码 链码是对边界点的一种编码表示方法，利用一系列 具有特定长度和方向的相连的直线段表示目标的边 界。 1 2 1 4 方向链码 2 0 3 3 0 8 方向链码 数字图像处理讲义，陈军波中南民族大学 2008年春， 15链码 Chain Codes 算法: 给每一个线段一个方向编码。 有4-链码和8-链码两种编码方法。 从起点开始，沿边界编码，至起点被重新碰到，结束 一个对象的编码。 4-链码:003332221101 数字图像处理讲义，陈军波中南民族大学 2008年春，链码的归一化处理: 0 原链码 归一化链码 1 3 0 10103322 010332211 3 2 2 起点归一化 数字图像处理讲义，陈军波中南民族大学 2008年春，8.3 边界的表示 Boundary Representation 一阶差分链码 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，可利用链码的一阶差分来重新构造一个表示原链码各段之间方向变化的新序列，这相当于把链码进行旋转归一化。 差分可用相邻两个方向数按反方向相减后一个减去前一个得到。 0 1 3 0 3 1 2 2 数字图像处理讲义，陈军波中南民族大学 2008年春， 0 0 0 2 1 0 1 0 3 3 2 2 3 2 1 2 1 0 0 3 3 1 3 1 3 0 3 3 1 3 3 0 3 0 3 3 1 3 3 0 3 0 2 31 1 3 逆时针旋转90? 2 2 2 上面一行为原链码括号中为最右一个方向数循环到左边，下面一行为上面一行的数两两相减得到的差分码。左边的目标在逆时针旋转90?后成为右边的形 状。 可见，原链码发生了变化，但差分码并没有变化。 数字图像处理讲义，陈军波中南民族大学 2008年春， 8.3 边界的描述 Boundary Descriptors 8.3.1边界的形状数边界的形状数: 形状数是取值最小的一阶差分链码，形状数序列的 长度称为其对应的阶 order 数字图像处理讲义，陈军波中南民族大学 2008年春，