数字图像处理PPT 第10章 图像表示与描述

1、1 第第10章章 图像表示与描述图像表示与描述 2 3 10.1 概述 4 概概 述述 5 10.2 10.2 图像表示图像表示 6 链链 码码 方向链码描述方向链码描述 边界的方向链码表示既便于有关形状特征的提边界的方向链码表示既便于有关形状特征的提 取，又节省存储空间。取，又节省存储空间。 从链码可以提取一系列的几何形状特征。如周从链码可以提取一系列的几何形状特征。如周 长、面积某方向的宽度、矩、形心长、面积某方向的宽度、矩、形心 、两点之间的、两点之间的 距离等。距离等。 在数字图像中，边界或曲线是由一系列离散在数字图像中，边界或曲线是由一系列离散 的像素点组成的，其最简单的表示方法是由

2、美国学的像素点组成的，其最简单的表示方法是由美国学 者者FreemanFreeman提出的链码方法。提出的链码方法。 链码实质上是一串指向符的序列，有链码实质上是一串指向符的序列，有4 4向链码、向链码、 8 8向链码等。向链码等。 7 链链 码码 1 1）链码是一种边界的编码表示法。）链码是一种边界的编码表示法。 2 2）用边界的方向作为编码依据。）用边界的方向作为编码依据。 为简化边界的描述，一般描述的是边界点集。为简化边界的描述，一般描述的是边界点集。 8 链链 码码 3 4 2 0 1 2 3 (a) 4-链码链码 0 1 2 3 4 5 6 7 (c) 8-链码链码 0 1 5 (b

3、) 6-链码链码 9 链链 码码 n链码举例：链码举例： 4-链码：链码： 000033333322222211110011 10 链链 码码 1 3 2 2 0 1 2 2 3 1 1 1 1 00 7 7 7 7 7 6 6 5 5 5 5 5 4 44 44 3 11 链链 码码 1 1）起始点归一化链码）起始点归一化链码 解决起始点问题、最小自然数解决起始点问题、最小自然数 2 2）旋转归一化链码）旋转归一化链码 解决旋转问题、差分计算解决旋转问题、差分计算 12 链链 码码 曲线的链码是：曲线的链码是： 6022222021013444444454577012602222202101

4、3444444454577012 13 链链 码码 曲线的链码是：曲线的链码是： 024444424323566666676711234024444424323566666676711234 14 链链 码码 n链码的优点是：链码的优点是： n 简化表示、节约存储量；简化表示、节约存储量； n 计算简便、表达直观；计算简便、表达直观； n 可了解线段的弯曲度。可了解线段的弯曲度。 15 边界分段边界分段 16 边界分段边界分段 17 多边形近似多边形近似 18 多边形近似多边形近似 19 多边形近似多边形近似 20 标记图标记图 标记（标记（signature）是边界的一维表达是边界的一维表达

5、 基本思想是将原始的二维边界用一个一维函基本思想是将原始的二维边界用一个一维函 数来表示，以达到降低表达难度的效果。数来表示，以达到降低表达难度的效果。 21 标记图标记图 22 标记图标记图 23 骨骨 架架 区域表示法区域表示法 骨架的几何模型骨架的几何模型 内切圆模型内切圆模型 由由H.Blum 1964年提出年提出 24 骨骨 架架 25 10.3 10.3 边界描述边界描述 26 边界长度边界长度 27 边界直径边界直径 28 形状数形状数 29 形状数形状数 30 傅里叶描述子傅里叶描述子 ),( ,),(),( 111100kk yxyxyx kk ykyxkx)(,)( 1,

6、1 , 0),()()(Kkkjykxks 1, 1 , 0,)()( 1 0 /2 Kueksua K Kukj 31 傅里叶描述子傅里叶描述子 （a）字母字母H （b） 边界图边界图 （c）全部傅立叶全部傅立叶 （d）采用采用225项项 （e）采用采用45项项 （f）采用采用27项项 （g）采用采用18项项 （h） 采用采用9项项 32 10.4 10.4 区域描述区域描述 33 a = regionprops (A, Area) c = regionprops (A, Centroid) ),( 1 Ryx x A x ),( 1 Ryx y A y 34 2 4 周长 面积 R 35

7、1.1.像素的连接像素的连接 对于二值图像中具有相同值的两个像素对于二值图像中具有相同值的两个像素a和和b，所所 有和有和a、b具有相同值的像素系列具有相同值的像素系列p0(=a),p1,p2,pn- 1,pn(=b)存在，并且 存在，并且pi-1和和pi互为互为4-/8-邻接，那么像素邻接，那么像素a 和和b叫做叫做4-/8-连接，以上的像素序列叫连接，以上的像素序列叫4-/8-路径。路径。 36 37 2.2.连接成分连接成分 在二值图像中，把互相连接在二值图像中，把互相连接 的像素的集合汇集为一组，于是的像素的集合汇集为一组，于是 具有若干个具有若干个0值的像素值的像素(0像素像素)和和

8、 具有若干个具有若干个1值的像素值的像素(1像素像素)的的 组就产生了。把这些组叫做连接组就产生了。把这些组叫做连接 成分。成分。 38 如果把如果把1-1-像素看成像素看成4-4-/8-8-连接，那么连接，那么0-0-像素就必须用像素就必须用 8- 8- /4-/4-连接。连接。 39 孔孔 单重连接成分单重连接成分 多重连接成分多重连接成分 40 3 3欧拉数欧拉数 在二值图像中，在二值图像中，1 1像素连接成分数像素连接成分数C C减去孔数减去孔数H H的值叫做的值叫做 这幅图像的欧拉数或示性数。若用这幅图像的欧拉数或示性数。若用E E表示图像的欧拉数，则表示图像的欧拉数，则 E=C-H

9、 E=C-H 对于一个对于一个1 1像素连接成分，像素连接成分，1 1减去这个连接成分中所包含减去这个连接成分中所包含 的孔数的差值叫做这个的孔数的差值叫做这个1 1像素连接成分的欧拉数。显然，二像素连接成分的欧拉数。显然，二 值图像的欧拉数是所有值图像的欧拉数是所有1 1像素连接成分的欧拉数之和。像素连接成分的欧拉数之和。 图图 欧拉数为欧拉数为？和和？的图形的图形 41 42 , 2 , 1 , 0,),( qpyxfyxm xy qp pq , 2 , 1 , 0,),()()( qpyxfyyxx xy qp pq 00 01 00 10 , m m y m m x 43 利用中心矩可

10、以提取区域的一些基本形状特征。利用中心矩可以提取区域的一些基本形状特征。 例如例如m20和和m02分别表示围绕通过灰度中心的垂直和分别表示围绕通过灰度中心的垂直和 水平轴线的惯性矩。水平轴线的惯性矩。 假如假如m20m02，则可能所计算的区域为一个水平方则可能所计算的区域为一个水平方 向延伸的区域。向延伸的区域。 当当m30=0时，区域关于时，区域关于i轴对称。轴对称。 当当m03=0时，区域关于时，区域关于j对称。对称。 44 , 2 , 1 , 0, 00 qp pq pq , 4 , 3 , 2,1 2 qp qp 45 02201 2 11 2 02202 4)( 2 0321 2 1

11、2303 )3()3( 2 0321 2 12304 )()( )()( 3)(3( )( 3)()(3( 2 0321 2 123003210321 2 0321 2 1230123012305 )(4 )()( 0321123011 2 0321 2 123002206 47 （a）lena图图 （b）旋转旋转-4 （c）垂直镜像垂直镜像 （d）缩小二分之一缩小二分之一 48 从表从表10.4可以看出，在图像经过旋转、镜像以及尺度变换之后，可以看出，在图像经过旋转、镜像以及尺度变换之后， 这七个不变矩的值只有十分小的变化，可以看作是基本保持不变这七个不变矩的值只有十分小的变化，可以看作是基

12、本保持不变 （A）（a1）（a2）（a3） （a4）（a5）（a6）（a7） （a8）（a9）（a10）（a11） （a12）（a13）（a14）（a15） （A A）为标准目标图像；（）为标准目标图像；（a1a1）（）（a15a15）为目标经过仿射变换后得到的图像）为目标经过仿射变换后得到的图像 图图 A A类目标和其仿射变换图像类目标和其仿射变换图像 （B）（b1）（b2）（b3） （b5）（b6）（b7） （b8）（b9）（b11） （b12）（b13）（b14）（b15） （B B）为标准目标图像；（）为标准目标图像；（b1b1）（）（b15b15）为目标经过仿射变换后得到的图像）为目标经过仿射变换后得到的图像 图图 B B类目标和其仿射变换图像类目标和其仿射变换图像 （C）（c1）（c2）（c3） （c4）（c5）（c6）（c7） （c8）（c9）（c10）（c11） （c12）（c13）（c14）（c15） （C C）为标准目标图像；（）为标准目标图像；（c1c1）（）（c15c15）为目标经过仿射变换后得到的图像）为目标经过仿射变换后得到的图像 图图 C C类目标和其仿射变换图像类目标和其仿射变换图像 53 10.5 10.5 形态学描述形态学