课件13目标表达和描述技术

1、目标表达和描述技术目标表达和描述技术 1. 轮廓的链码表达2. 轮廓线段的近似表达3. 边界标记4. 目标的层次表达5. 目标的骨架表达6. 运动表达7. 目标轮廓的傅里叶描述8. 目标轮廓的小波描述n图像分割的结果得到了区域内像素集合，或位于区域边界上的像素集合。n把图像分割后，为了进一步的识别等处理，分割后的图像一般要进行表示和描述。n表示是直接具体地表示目标，好的表示方法应具有节省存储空间、易于特征计算等优点。一般情况下：n1）如果关注的焦点是形状特性，选择外部表示方式。n2）如果关注的焦点是反射率特性，如颜色、纹理时，选择内部表示方式。n描述是较抽象地表示目标。n好的描述应在尽可能区别

2、不同目标的基础上对目标的尺度、平移、旋转等不敏感，这样的描述比较通用。 n描述也可分为对边界的描述和对区域的描述。n几何形状属于外部描述。灰度和纹理属于内部描述。此外，边界和边界或区域和区域之间的关系也常需要进行描述 。 1. 轮廓的链码表达轮廓的链码表达w 链码表达链码表达 对区域轮廓点的1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来表示目标的轮廓 每个线段的长度固定而方向数目取为有限 轮廓的起点需用（绝对）坐标表示，其余点都可只用接续方向来代表偏移量 1. 轮廓的链码表达轮廓的链码表达w 链码表达链码表达4-方向和8-方向链码n链码举例：4-链码：0000333333222

3、22211110011n算法：p给每一个边界线段一个方向编码。p有4-链码和8-链码两种编码方法。p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。n问题：p1）链码相当长。p2）噪声会产生不必要的链码。n改进1：p1）加大网格空间。p2）依据原始边界与格点的接近程度，来确定新点的位置。n链码举例：链码举例：4-链码：链码：0033322211014-链码：0000333333222222111100111. 轮廓的链码表达轮廓的链码表达w 链码归一化链码归一化w对同一个轮廓，使用不同的轮廓点作为链码起点，得到的链码是不同的。起点归一化：把链码看作由方向数构成的自然数，将这些方向

4、数循环以使它们所构成的自然数的值最小 a)原链码方向 b)逆时针旋转9090 图a曲线的链码为：0112223310000076555670690 图b曲线的链码为：23344455322222107770120 n链码旋转归一化：n用链码表示轮廓边界时，目标平移，链码不会发生变化；如果目标旋转则链码会发生变化。n旋转归一化：利用链码的一阶差分来重新构造1个序列，这个差分可用相邻2个方向数（按反方向）相减得到 (最右边的链码循环到最左边)如图所示，上面1行为原链码（括号中为最右边1个方向数循环到左边），下面1行为两两相减得到的差分码。左边的目标在逆时针旋转90度后成为右边的形状，原链码发生了变

5、化，但差分码并没有变化。根据轮廓链码还可以得到形状数。一个轮廓的形状数是轮廓差分码中其值最小的1个序列。即形状数是最小的（链码的）差分码。如上图归一化前基于4-方向的链码为：10103322，差分码为：33133030，形状数为：03033133。n问答题：n1、链码0101030303323232212111的一阶归一化差分码（形状数）是n0031313313130313130313n2、在4-方向链码的一阶差分码中，哪个码不会出现？ n链码2不会出现。因为方向链码0和2以及方向链码1和3不会直接相连。n3、在8-方向链码的一阶差分码中，哪个码不会出现？ 2. 轮廓线段的近似表达轮廓线段的近

6、似表达多边形是一系列线段的封闭集合，它可用来逼近大多数实用的曲线到任意的精度w 最小周长多边形最小周长多边形 2. 轮廓线段的近似表达轮廓线段的近似表达w 聚合逼近多边形聚合逼近多边形 沿轮廓依次连接像素 先从点a出发，依次做直线ab，ac，ad，ae等 2. 轮廓线段的近似表达轮廓线段的近似表达w 分裂逼近多边形分裂逼近多边形 将轮廓依次分段 第一步先做ag， 计算di和hj。进一步计算b，c，e，f 等各轮廓点与各相应直线的距离 3. 边界标记边界标记把2-D的边界用1-D的较易描述的函数形式来表达 w 距离为角度的函数距离为角度的函数 3. 边界标记边界标记w y-s曲线曲线 切线角为弧

7、长的函数3. 边界标记边界标记w 斜率密度曲线斜率密度曲线 可看作将y-s曲线沿y轴投影的结果切线角的直方图h(q)3. 边界标记边界标记w 距离为弧长的函数距离为弧长的函数 一种通过从一个点开始沿边界围绕目标逐渐而做出来的基于边界的标记 4. 目标的层次表达目标的层次表达n目标可看成是所有组成目标区域像素的集合，从集合的观点来看，集合可以分解为子集合，每个子集合又可以继续分解，直至每个像素。n目标的层次表达就是利用金字塔式的数据结构来表达目标的方法。n最常用的是四叉树和二叉树。4.1 四叉树表达法四叉树表达法n四叉树(quad tree)表达法在分解时每次将图像一分为四。n所有结点可以分为3

8、类：目标结点（用白色表示）、背景结点（用深色表示）和混合结点（用浅色表示）。n四叉树的树根对应整幅图，而树叶对应各单个像素或具有相同特性像素组成的方阵。一般树根结点为混合结点,而树叶结点则肯定不是混合结点。n四叉树由多极构成，树根在0级，分一次叉多一级（每次一个结点分为4个结点）。n对1个有 n 级的四叉树，其结点总数 N 最多为（对于实际图像，由于总有目标，因此一般要小于这个数）11041414444 133nnnknkN4.2 二叉树表达法二叉树表达法n二叉树(binary tree)表达法在分解图像时每次将图像一分为二。二叉树可以看作的四叉树的一种变型。n与四叉树类似，所有结点分为3类：

9、目标结点（用白色表示），背景结点（用黑色表示）和混合结点（用深色表示）。n同样二叉树的树根对应整幅图，但树叶对应单个像素或具有相同特性的像素组成的长方阵（长是高的两倍）或方阵。n二叉树由多极组成，树根在0级，分一次叉多一级。对一个有n级的二叉树，其结点总数最多为（一般要小于这个数）10221nknkN5. 目标的骨架表达目标的骨架表达w 骨架和骨架点骨架和骨架点 一种简化的目标区域表达方法 骨架点保持了其与轮廓点距离最小的性质 是用1个点与1个点集的最小距离来定义的 5. 目标的骨架表达目标的骨架表达w 骨架算法骨架算法 (1) 考虑以轮廓点为中心的8-邻域，记中心点为 p1，其邻域的8个点顺

10、时针绕中心点分别记为 p2, p3, , p9，其中p2在p1上方首先标记同时满足下列条件的轮廓点： (1.1)2 N(p1) 6(1.2)S(p1) = 1(1.3)p2 p4 p6 = 0(1.4)p4 p6 p8 = 0 (2) 同第(1)步，仅改两个条件 (2.3)p2 p4 p8 = 0(2.4)p2 p6 p8 = 0 其中， N(p1) 是p1的非零邻点个数； S(p1) 是以p2, p3, , p9, p2为序绕 p1一周时这些点的值从01变化的次数w 运动分类运动分类 区分前景运动和背景运动 前景运动：目标在场景中的自身运动，又称为局部运动，整体性强、比较规律 背景运动：主要

11、是由进行拍摄的摄像机的运动所造成的帧图像内所有点的整体移动，又称为全局运动或摄像机运动，常比较复杂 6. 运动表达运动表达w 全局运动全局运动由摄像机的运动而产生6. 运动表达运动表达w 全局运动全局运动常采用参数模型的方法来描述6参数仿射模型运动矢量场表示6. 运动表达运动表达w 局部运动局部运动常对应场景中目标的运动比较复杂多样，可采用紧凑表达方式6. 运动表达运动表达7. 目标轮廓的傅里叶描述目标轮廓的傅里叶描述w 轮廓的傅里叶描述轮廓的傅里叶描述 将2-D的问题简化为1-D的问题 两种表示：在空间平面XY上在复平面UV上7. 目标轮廓的傅里叶描述目标轮廓的傅里叶描述w 轮廓的傅里叶描述轮廓的傅里叶描述 轮廓傅里叶描述的傅里叶反变换 只利用S(w)的前M个系数 为重建轮廓点所用的频率项少了7. 目标轮廓的傅里叶描述目标轮廓的傅里叶描述w 傅里叶描述随轮廓的变化傅里叶描述随轮廓的变化 参