特征表示与描述讲稿.ppt

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1、关于特征表示与描述第一页，讲稿共七十三页哦第三节第三节 特征表示与描述特征表示与描述3.3.1 特征表示与描述的基本概念特征表示与描述的基本概念3.3.2 表示法设计表示法设计3.3.3 边界描述子边界描述子3.3.4 关系描述子关系描述子第二页，讲稿共七十三页哦3.3.1 特征表示与描述的基本概念特征表示与描述的基本概念 特征表示与描述的定义：特征表示与描述的定义：把图像分割后，为了进一步的处理，把图像分割后，为了进一步的处理，分分割后的图像一般要进行形式化的表达和描述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：解决形式化表达问题一般有两种选择：1）根据区域的）

2、根据区域的外部特征外部特征来进行形式化表示来进行形式化表示2）根据区域的）根据区域的内部特征内部特征（比较区域内部的象素值）（比较区域内部的象素值）来来进行形式化表示来来进行形式化表示第三页，讲稿共七十三页哦3.3.1 特征表示与描述的基本概念特征表示与描述的基本概念 外部特征外部特征来进行形式化表示举例：来进行形式化表示举例：第四页，讲稿共七十三页哦表达方式选择表达方式选择 要使数据变得更有利于下一步的计算工作。下要使数据变得更有利于下一步的计算工作。下一步工作是基于所选的表达方式描述这个区域，一步工作是基于所选的表达方式描述这个区域，一般情况下：一般情况下：1）如果关注的焦点是形状特性，选

3、择）如果关注的焦点是形状特性，选择外部表示方式外部表示方式2）如果关注的焦点是反射率特性，如颜色、纹理时，）如果关注的焦点是反射率特性，如颜色、纹理时，选择选择内部表示方式内部表示方式3）所选表示方式，应该对）所选表示方式，应该对尺寸、变换、旋转尺寸、变换、旋转等变量尽等变量尽可能的不敏感可能的不敏感第五页，讲稿共七十三页哦表示法设计表示法设计 链码链码 多边形逼近多边形逼近 外形特征外形特征 边界分段边界分段 区域骨架区域骨架第六页，讲稿共七十三页哦表示法设计表示法设计 链码链码 定义：定义：1）链码是一种）链码是一种边界的编码表示法边界的编码表示法。2）用边界的方向作为编码依据用边界的方向

4、作为编码依据。为简。为简化边界的描述。化边界的描述。一般描述的是边界点集一般描述的是边界点集。0123014672354-链码8-链码第七页，讲稿共七十三页哦 链码举例：链码举例：4-4-链码：链码：000033333322222211110011000033333322222211110011第八页，讲稿共七十三页哦 链码链码 算法：算法：给每一个线段边界一个方向编码。给每一个线段边界一个方向编码。有有4-链码和链码和8-链码两种编码方法。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，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。结束一个对象的编码。第九页，讲稿

5、共七十三页哦 链码链码 问题问题1：1）链码相当长。）链码相当长。2）噪音会产生不必要的链码。）噪音会产生不必要的链码。改进改进1：1）加大网格空间。）加大网格空间。2）依据原始边界与结果的接近程度，来确定）依据原始边界与结果的接近程度，来确定新点的位置。新点的位置。第十页，讲稿共七十三页哦 链码举例：链码举例：4-4-链码：链码：003332221101003332221101第十一页，讲稿共七十三页哦 链码链码 问题问题2：1）由于起点的不同，造成编码的不同）由于起点的不同，造成编码的不同2）由于角度的不同，造成编码的不同）由于角度的不同，造成编码的不同 改进改进2：1）从固定位置作为起点

6、）从固定位置作为起点(最左最上最左最上)开始编码开始编码2）通过使用链码的首差代替码子本身的方式）通过使用链码的首差代替码子本身的方式第十二页，讲稿共七十三页哦 链码链码 循环首差链码：循环首差链码：用相邻链码的差代替链码用相邻链码的差代替链码例如：例如：4-链码链码 10103322 循环首差为：循环首差为：33133030循环首差：循环首差：1-2=-1(3)3-0=3 0-1=-1(3)3-3=0 1-0=12-3=-1(3)0-1=-1(3)2-2=0第十三页，讲稿共七十三页哦 链码应用背景：链码应用背景：如果边界的本身对于旋转和比例修改来说是如果边界的本身对于旋转和比例修改来说是无变

7、化的，使用链码才是正确的。一般来说无变化的，使用链码才是正确的。一般来说这是不可能的，实际应用时还需要改进。这是不可能的，实际应用时还需要改进。用链码后，对象只要用用链码后，对象只要用1)起点坐标，起点坐标，2)周长周长（边界点数）（边界点数）3)链码，链码，4)对象编号，就可以对象编号，就可以描述描述。链码一般用于一幅图像中有多个对象的情况，链码一般用于一幅图像中有多个对象的情况，对单个对象不适用。对单个对象不适用。第十四页，讲稿共七十三页哦 多边形逼近多边形逼近 基本思想：用最少的多边形线段，获取边基本思想：用最少的多边形线段，获取边界形状的本质。界形状的本质。寻找最小基本多边形的方法一般

8、有两种：寻找最小基本多边形的方法一般有两种：1）点合成法点合成法2）边分裂法边分裂法第十五页，讲稿共七十三页哦 多边形逼近多边形逼近 点合成点合成算法思想举例：算法思想举例：RR T第十六页，讲稿共七十三页哦 多边形逼近多边形逼近 点合成算法：点合成算法：1）沿着边界选两个相邻的点对，计算）沿着边界选两个相邻的点对，计算首尾连接首尾连接直线段直线段与与原始折线段原始折线段的误差的误差R。2）如果误差）如果误差R小于预先设置的阈值小于预先设置的阈值T。去掉中间。去掉中间点，选新点对与下一相邻点对，重复点，选新点对与下一相邻点对，重复1）；否）；否则，存储线段的参数，置误差为则，存储线段的参数，置

9、误差为0，选被存储，选被存储线段的终点为起点，重复线段的终点为起点，重复1）2）。）。3）当程序的第一个起点被遇到，程序结束。）当程序的第一个起点被遇到，程序结束。RR M-1的部分舍去不予计算。的部分舍去不予计算。由于傅立叶变换中高频部分对应于图像的细节描述，因此由于傅立叶变换中高频部分对应于图像的细节描述，因此M取取得越小，细节部分丢失得越多。得越小，细节部分丢失得越多。M=4M=61M=62N=64第五十七页，讲稿共七十三页哦3.3.3 特征表示与描述：边界描述子特征表示与描述：边界描述子 傅立叶描述符傅立叶描述符 3）使用价值）使用价值 1）较少的傅立叶描述子（如）较少的傅立叶描述子（

10、如4个），就可以个），就可以获取边界本质的整体轮廓获取边界本质的整体轮廓 2）这些带有边界信息的描述子，可以用来区）这些带有边界信息的描述子，可以用来区分明显不同的边界分明显不同的边界第五十八页，讲稿共七十三页哦3.3.3 特征表示与描述：边界描述子特征表示与描述：边界描述子 傅立叶描述符傅立叶描述符 4）优点）优点 1）使用复数作为描述符，对于旋转、平移、放缩等操作和起始点）使用复数作为描述符，对于旋转、平移、放缩等操作和起始点的选取不十分敏感。的选取不十分敏感。2）几何变换的描述子可通过对函数作简单变换来获得）几何变换的描述子可通过对函数作简单变换来获得几何变换傅立叶描述子原形a(u)旋转

11、a(u)=a(u)ej平移a(u)=a(u)+xy(u)放缩a(u)=a(u)起点a(u)=a(u)e-j2k0u/N第五十九页，讲稿共七十三页哦3.3.3 特征表示与描述：边界描述子特征表示与描述：边界描述子 矩量矩量 基本思想：基本思想：将描述形状的任务减少至描述一个一维函数，边将描述形状的任务减少至描述一个一维函数，边界段和特征的形状可以用矩量来量化地描述界段和特征的形状可以用矩量来量化地描述 矩量的定义：矩量的定义：把边界当作直方图函数：把边界当作直方图函数：g(r)rg(r)第六十页，讲稿共七十三页哦3.3.3 特征表示与描述：边界描述子特征表示与描述：边界描述子 矩量矩量 矩量的定

12、义：矩量的定义：L n(r)=(ri-m)ng(ri)i=1 L其中其中 m=rig(ri)i=1这里这里L是边界上点的数目是边界上点的数目,n(r)是边界的矩量是边界的矩量第六十一页，讲稿共七十三页哦3.3.3 特征表示与描述：边界描述子特征表示与描述：边界描述子 矩量矩量 矩量的优点：矩量的优点：实现是直接的实现是直接的 附带了一种关于边界形状的附带了一种关于边界形状的“物理物理”解释解释 对于旋转的不敏感性对于旋转的不敏感性 为了使大小比例不敏感，可以通过伸缩为了使大小比例不敏感，可以通过伸缩r的范的范围来将大小正则化。围来将大小正则化。第六十二页，讲稿共七十三页哦3.3.4 特征表示与

13、描述：关系描述子特征表示与描述：关系描述子 关系描述子关系描述子 基本思想基本思想 阶梯关系编码阶梯关系编码 骨架关系编码骨架关系编码 方向关系编码方向关系编码 内角关系编码内角关系编码 树结构关系编码树结构关系编码第六十三页，讲稿共七十三页哦3.3.4 特征表示与描述：关系描述子特征表示与描述：关系描述子 基本思想：基本思想：通过挖掘各个成分之间的结构关系来描述边界通过挖掘各个成分之间的结构关系来描述边界 图像中各个部分间的结构关系是二维的，而串图像中各个部分间的结构关系是二维的，而串是一维的，期望找到一种方法把二维关系转化是一维的，期望找到一种方法把二维关系转化为一维的串为一维的串 主导思

14、想是考虑物体各个部分的连接线段主导思想是考虑物体各个部分的连接线段第六十四页，讲稿共七十三页哦3.3.4 特征表示与描述：关系描述子特征表示与描述：关系描述子 阶梯关系编码阶梯关系编码 对于如下阶梯形边界，定义两个基本元素对于如下阶梯形边界，定义两个基本元素a,babaaabbb第六十五页，讲稿共七十三页哦3.3.4 特征表示与描述：关系描述子特征表示与描述：关系描述子 阶梯结构关系阶梯结构关系 定义如下产生规则：定义如下产生规则：(1)S-aA(2)A-bS(3)A-b 其中其中S、A是变量是变量举例：举例：(1,3)(1,2,1,3)(1,2,12,1,3)aaabbbaabbab第六十六

15、页，讲稿共七十三页哦3.3.4 特征表示与描述：关系描述子特征表示与描述：关系描述子 骨架关系编码骨架关系编码 用有向线段来描述一个图像的各个部分（例如同构区用有向线段来描述一个图像的各个部分（例如同构区域），这个线段是通过头尾连接等方法得到的。线段之域），这个线段是通过头尾连接等方法得到的。线段之间的不同运算代表了区域的不同组合。间的不同运算代表了区域的不同组合。当图像的连通性可以通过首尾相接或其它连续的方式描述的时候，当图像的连通性可以通过首尾相接或其它连续的方式描述的时候，最适于使用这种串来描述。最适于使用这种串来描述。第六十七页，讲稿共七十三页哦3.3.4 特征表示与描述：关系描述子特

16、征表示与描述：关系描述子 骨架关系编码骨架关系编码c+bc-aa ba*bccaaaabb编码abcda+a+b+e+e+e+a ef第六十八页，讲稿共七十三页哦3.3.4 特征表示与描述：关系描述子特征表示与描述：关系描述子 方向关系编码方向关系编码 跟踪对象的边界，将跟踪得到的线段按照方向跟踪对象的边界，将跟踪得到的线段按照方向或长度来编码或长度来编码a1a2a5a7a8a3a4a6a1a8a7a6a5a4a3a2第六十九页，讲稿共七十三页哦3.3.4 特征表示与描述：关系描述子特征表示与描述：关系描述子 内角关系编码内角关系编码 根据角度范围不同，编码为根据角度范围不同，编码为8个符号个

17、符号即即:a1:0-45;a2:45-90;a3:90-135;a8:315-360举例：举例：a3a3a3a3a3a3a3a3a2a2a3a3第七十页，讲稿共七十三页哦3.3.4 特征表示与描述：关系描述子特征表示与描述：关系描述子 树结构关系树结构关系 树结构中每个结点的意义和结点之间的关系树结构中每个结点的意义和结点之间的关系最为重要最为重要举例：举例：abcd$abcdefef$第七十一页，讲稿共七十三页哦3.3.2 特征表示与描述特征表示与描述:表示法设计表示法设计 区域骨架区域骨架 算法分析：算法分析：（1）条件）条件a)的分析：当轮廓点的分析：当轮廓点p1的的8邻域上有邻域上有1个或个或7个值为个值为1的点时，不满足条件的点时，不满足条件a。有有1个点说明：个点说明：p1是骨架上的终点，显然不能删除是骨架上的终点，显然不能删除 有有7个点说明：如果删除个点说明：如果删除p1会引起区域的腐蚀会引起区域的腐蚀（2）条件）条件b)的分析：当的分析：当p1在宽度为在宽度为1的笔划上时，不的笔划上时，不满足条件满足条件b。因而该条件保证了骨架的连续性。因而该条件保证了骨架的连续性。第七十二页，讲稿共七十三页哦感谢大家观看第七十三页，讲稿共七十三页哦