图像表示与描述学习教案

1、会计学1图像表示图像表示(biosh)与描述与描述第一页，共86页。第10章 图像(t xin)表示与描述（Image Representation and Description） 10.1 颜颜色色(yns)描述（描述（Color Discriptors） 10.2 纹理(wnl)描述（Texture Descriptors） 边界描述边界描述（Boundary DescriptorsBoundary Descriptors）10.4 区域描述区域描述（Regional Descriptors）第1页/共85页第二页，共86页。第2页/共85页第三页，共86页。1(, )(,)(21)(2

2、1)MNxMyNf i jf i x j yMN第3页/共85页第四页，共86页。kkNhN， k=0，1，L-1 称为f的灰度直方图。 图像灰度直方图可以(ky)认为是图像灰度概率密度的估计，可以(ky)由直方图产生下列特征。（）第4页/共85页第五页，共86页。 （1）平均值10Lkkkhf（） 1022)(Lkkfhfk102)(LkkNhf102logLkkkEhhf（2）方差(fn ch) （3）能量(nngling) （4）熵 （）（）（）第5页/共85页第六页，共86页。第6页/共85页第七页，共86页。第7页/共85页第八页，共86页。林、草地之类的照片。人工纹理往往是有规则的

3、，而自然纹理往往是无规则的。第8页/共85页第九页，共86页。则认为纹理是结构，根据这一观点，纹理特征计算(j sun)应该采用句法结构方法。第9页/共85页第十页，共86页。 wjwjmwkwknwjwjmwkwknnmfnmfnmfkjC2),(),(),(),(（） 它是对（2w+1）（2w+1）窗口内的每一点像素（j，k）与偏离值为，=0，1，2，T的像素之间的相关值作计算。一般粗纹理(wnl)区对给定偏离（，）时的相关性要比细纹理(wnl)区高，因为纹理(wnl)粗糙性应与自相关函数的扩展成正比。第10页/共85页第十一页，共86页。 jTkTkjCjiT),(),(22（） 纹理粗

4、糙(cco)性越大，则T就越大，因此，可以方便地使用T作为度量粗糙(cco)性的一种参数。第11页/共85页第十二页，共86页。方图较平坦时，说明(shumng)纹理较细致。第12页/共85页第十三页，共86页。igiihmA)(11igihA22)(iggihihA)(lg)(3（1）平均值（2）能量(nngling)（对比度）（3）熵 当直方图分布较平坦时，A2较小，A3较大(jio d)；当hg(l)在原点附近集中分布时，A1较小，反之则A1较大(jio d)。（）（） （）第13页/共85页第十四页，共86页。第14页/共85页第十五页，共86页。000450900135第15页/共8

5、5页第十六页，共86页。的各元素值是相对均匀的。第16页/共85页第十七页，共86页。（1）能量(nngling)ijjiPN21),(粗纹理(wnl)N1较大，细纹理(wnl)N1较小。 （）第17页/共85页第十八页，共86页。ijjiPjiN), ()(22（）第18页/共85页第十九页，共86页。ijjiPjiPN),(lg),(3（）第19页/共85页第二十页，共86页。ijjiPjiN), ()(1124（）第20页/共85页第二十一页，共86页。yxjiPyjxiN),()(5（） ijjiPix),( jijiPjy),(ijxjiPxi),()(22jiyjiPyj),()(

6、22第21页/共85页第二十二页，共86页。第22页/共85页第二十三页，共86页。来表示。第23页/共85页第二十四页，共86页。第24页/共85页第二十五页，共86页。0)()(rSrS（）01)()(RrrSS（） 其中其中(qzhng)，R0是以原点为中心的圆的半径。对极坐是以原点为中心的圆的半径。对极坐标中的每一对标中的每一对(r, )，S(r), S()构成了对整个区域的纹理构成了对整个区域的纹理频谱能量的描述。频谱能量的描述。第25页/共85页第二十六页，共86页。abcd 图10.3 纹理(wnl)图像的频谱特征。（a）纹理(wnl)原图，（b）频谱图，（c）纹理(wnl)频谱

7、能量S(r)，（d）纹理(wnl)频谱能量Sr()第26页/共85页第二十七页，共86页。10.3 10.3 边界边界(binji)(binji)描述描述（Boundary DescriptorsBoundary Descriptors） 第27页/共85页第二十八页，共86页。10.3.1 边界边界(binji)表达表达（Boundary Representation）第28页/共85页第二十九页，共86页。一段的方向使用数字编号方法进行编码，如图中所示。10.3.1 边界边界(binji)表达表达（Boundary Representation）第29页/共85页第三十页，共86页。 图1

8、0.4 链码的方向(fngxing)编号。（a）4向链码，（b）8向链码 a | b10.3.1 边界边界(binji)表达表达（Boundary Representation）第30页/共85页第三十一页，共86页。任何沿着边界的小干扰都会使编码发生变化，使其无法和边界形状相一致。10.3.1 边界边界(binji)表达表达（Boundary Representation）第31页/共85页第三十二页，共86页。c点（任意的）是在顶部左方的点，边界是图（b）的网格中容许的最短4或8通路。图（c）中的边界表达是链码003301，图（d）是链码076612。如预期的那样，编码表达方法的精确度依赖

9、于取样网格的大小。10.3.1 边界边界(binji)表达表达（Boundary Representation）第32页/共85页第三十三页，共86页。 10.5 重取样网格(wn )。（a）边界线上的重取样网格(wn )，（b）重取样的结果，（c）4向链码，（d）8向链码abcd10.3.1 边界边界(binji)表达表达（Boundary Representation）第33页/共85页第三十四页，共86页。决这个问题(wnt)，必须将链码进行归一化处理。10.3.1 边界边界(binji)表达表达（Boundary Representation）第34页/共85页第三十五页，共86页。1

10、0.3.1 边界边界(binji)表达表达（Boundary Representation）第35页/共85页第三十六页，共86页。差分是3133030。如果把编码看做循环序列，则差分的第一个元素是通过链的最后一个成员放在第一个成员之前计算得到的。此时的结果是33133030。尺寸的归一化可以通过改变取样网格的大小来实现。10.3.1 边界边界(binji)表达表达（Boundary Representation）第36页/共85页第三十七页，共86页。10.3.1 边界边界(binji)表达表达（Boundary Representation）第37页/共85页第三十八页，共86页。1chn

11、)多边形法。（2）基于聚合的最小均方误差线段逼近法（3）基于分裂的最小均方误差线段逼近法。10.3.1 边界边界(binji)表达表达（Boundary Representation）第38页/共85页第三十九页，共86页。（/4），有r()=Asec()，对于（/4）（/2），有r()=Acsc()。10.3.1 边界边界(binji)表达表达（Boundary Representation）第39页/共85页第四十页，共86页。a | b 10.8 距离-角度的函数标记图。（a）r()是常数，（b）标记图由模式的重复(chngf)出现构成 10.3.1 边界边界(binji)表达表达（Bo

12、undary Representation）第40页/共85页第四十一页，共86页。（1）边界(binji)长度（2）边界直径（3）长轴、短轴、离心率（4）曲率第41页/共85页第四十二页，共86页。的函数bwperim。可以用来求得一个图形边界的周长。2第42页/共85页第四十三页，共86页。),()(max,jijippDBDiam这里(zhl)D是距离的度量，pi和pj是边界上的点。第43页/共85页第四十四页，共86页。第44页/共85页第四十五页，共86页。010090第45页/共85页第四十六页，共86页。10.3.2 10.3.2 边界边界(binji)(binji)特征描述特征

13、描述（Boundary DescriptionBoundary Description） 第46页/共85页第四十七页，共86页。第47页/共85页第四十八页，共86页。10.9 所有(suyu)阶数为4，6，8的形状数表示 第48页/共85页第四十九页，共86页。形，如图（d）所示；（4）根据选出的多边形，以图（d）中的黑点(hi din)为起点计算其链码；（5）求出链码的差分码；（6）循环差分码使其数串值最小，从而得到已给边界的形状数。第49页/共85页第五十页，共86页。第50页/共85页第五十一页，共86页。10.10 形状(xngzhun)数的生成步骤第51页/共85页第五十二页，共

14、86页。10.3.2 10.3.2 边界边界(binji)(binji)特征描述特征描述（Boundary DescriptionBoundary Description） 第52页/共85页第五十三页，共86页。 s(k)=x(k)+jy(k) (10.20)对k=0，1，2，K-1。即对于复数序列，x轴作为实轴，y作为虚轴。尽管对序列进行了重新解释，但边界本身的性质并未改变。第53页/共85页第五十四页，共86页。10/2)(1)(KkKukjeksKuau=0，1，2，K-1 （） 复系数a(u)称为边界(binji)的付里叶描述子。这些系数的逆付里叶变换存于s(k)。即：10/2)()

15、(KuKukjeuaks k=0，1，2，K-1 （） 第54页/共85页第五十五页，共86页。10/2)()(PuKukjeuaksk=0，1，2，K-1 （） 第55页/共85页第五十六页，共86页。10.11 一条数字化边界和表示它的复数序列，点(x0，y0)和（x1，y1）（任意(rny)的）是序列的前两个点第56页/共85页第五十七页，共86页。 图显示了一个包含K=64个点的方形边界和对各种P值使用式（）重建边界的结果。注意，重建边界前，P值必须为8，重建的边界比起圆形更像方形。接下来，注意直到P约为56时，拐角的点开始在序列中变得突出，符合拐角定义的变化才开始出现。最后注意，当P

16、=61时，曲线变直，此处几乎是一个原附加系数的精确复制。因此，一些低价系数能够反映大体形状(xngzhun)，而更多的高价系数项是精确定义形状(xngzhun)特征（比如拐角和直线）所需要的。从定义一个区域形状(xngzhun)的过程中，低频和高频分量所起的作用来看，这个结果正是所期望的。第57页/共85页第五十八页，共86页。10.12 用付里叶描述子重建(zhn jin)的例子。P是重建(zhn jin)边界使用的付里叶系数的数目第58页/共85页第五十九页，共86页。10.4.2 拓扑(tu p)描述（Topological Descriptors） 10.4.3 形状形状(xngzhu

17、n)描述（描述（Shape Descriptors）10.4.4 矩（Moments） 第59页/共85页第六十页，共86页。RyxA),(1 可见，计算区域面积(min j)就是对属于区域的像素计数。（）（） 第60页/共85页第六十一页，共86页。MxNyyxxfMNX11),(1 （） MxNyyxyfMNY11),(1（） 第61页/共85页第六十二页，共86页。第62页/共85页第六十三页，共86页。10.4.2 拓扑(tu p)描述（Topological Descriptors） 第63页/共85页第六十四页，共86页。的影响，但是，如果撕裂或折叠时，孔洞数将发生变化。10.4.

18、2 拓扑(tu p)描述（Topological Descriptors） 第64页/共85页第六十五页，共86页。图10.14 有两个(lin )孔的区域10.4.2 拓扑(tu p)描述（Topological Descriptors） 第65页/共85页第六十六页，共86页。10.4.2 拓扑(tu p)描述（Topological Descriptors） 第66页/共85页第六十七页，共86页。图10.15 一个有3个连通(lintng)分量的区域10.4.2 拓扑(tu p)描述（Topological Descriptors） 第67页/共85页第六十八页，共86页。10.4.2

19、 拓扑(tu p)描述（Topological Descriptors） 第68页/共85页第六十九页，共86页。图10.16 欧拉数为0和-1的区域(qy)。（a）欧拉数为0，（b）欧拉数为-1a | b 10.4.2 拓扑(tu p)描述（Topological Descriptors） 第69页/共85页第七十页，共86页。(10.28) 在图的多角网格中，有7个顶点、11条边、2个面、1个连接区和3个孔，因此，对于该多角网格区域，则有7-11+2=1-3=-2。10.4.2 拓扑(tu p)描述（Topological Descriptors） 第70页/共85页第七十一页，共86页。

20、顶点面边洞图10.17 一个包含拓扑(tu p)网络的区域10.4.2 拓扑(tu p)描述（Topological Descriptors） 第71页/共85页第七十二页，共86页。域为圆时达到最小。域为圆时达到最小。ABF4|2（）10.4.3 10.4.3 形状形状(xngzhun)(xngzhun)描述描述（Shape DescriptorsShape Descriptors）第72页/共85页第七十三页，共86页。10.4.3 10.4.3 形状形状(xngzhun)(xngzhun)描描述述（Shape DescriptorsShape Descriptors）第73页/共85页第

21、七十四页，共86页。10.4.3 10.4.3 形状形状(xngzhun)(xngzhun)描述描述（Shape DescriptorsShape Descriptors）第74页/共85页第七十五页，共86页。Rxxnx10Ryyny10（） Ryxjiijyyxxm),(00)()(（） 10.4.3 10.4.3 形状形状(xngzhun)(xngzhun)描述描述（Shape DescriptorsShape Descriptors）第75页/共85页第七十六页，共86页。)2()2arctan(21022011nmmm（）Smmme11202204)(S为面积(min j)（）10.4.3 10.4.3 形状形状(xngzhun)(xngzhun)描述描述（Shape DescriptorsShape Descriptors）第76页/共85页第七十七页，共86页。10.4.4 10.4.4 矩（矩（MomentMoment）第77页/共85页第七十八页，共86页。y）惟一决定。相反，（mpq）也惟一地决定f（x，y）。 dxdyyxfyxmqppq),(（）10.4.4 10.4.4 矩（矩（MomentMoment）第78页/共85页第七十九页，共86页。 dxdyyxfyyxxqppq),()(