特征表示与描述课件.ppt
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- 特征 表示 描述 课件
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1、32特征表示与描述特征表示与描述3.2 3.2 特征表示与描述特征表示与描述3.2 3.2 特征表示与描述特征表示与描述3.2.1 特征表示与描述的基本概念 基本概念特征表示与描述的定义: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)来来进行形式化表示3.2 3.2 特征表示与描述特征表示与描述3.2.1 特征表示与描述的基本概念 基本概念选择表达方式,要本着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,一般情况下:1
2、)如果关注的焦点是形状特性,选择外部表示方式2)如果关注的焦点是反射率特性,如颜色、纹理时,选择内部表示方式3)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3.2 3.2 特征表示与描述特征表示与描述3.2.1 特征表示与描述的基本概念(1)(1)参数边界:将目标的轮廓线表示为参数曲线参数边界:将目标的轮廓线表示为参数曲线(2)(2)边界点集合:各点间没有顺序边界点集合:各点间没有顺序(3)(3)曲线逼近:用几何基元近似地逼近曲线逼近:用几何基元近似地逼近3.2 3.2 特征表示与描述特征表示与描述3.2.2 表示法设计 基于边界的表示法设计1.链码2.多边形逼近3.外形特征4.边
3、界分段5.区域骨架3.2 3.2 特征表示与描述特征表示与描述3.2.2 表示法设计1.链码定义:1)链码是一种边界的编码表示法。2)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。0123014672354-链码8-链码3.2 3.2 特征表示与描述特征表示与描述3.2.2 表示法设计 链码举例:4-链码:0000333333222222111100113.2 3.2 特征表示与描述特征表示与描述3.2.2 表示法设计1.链码算法:给每一个线段边界一个方向编码。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。3.2 3.2 特
4、征表示与描述特征表示与描述3.2.2 表示法设计1.链码问题1:1)链码相当长。2)噪音会产生不必要的链码。改进1:1)加大网格空间。2)依据原始边界与结果的接近程度,来确定新点的位置。3.2 3.2 特征表示与描述特征表示与描述3.2.2 表示法设计 链码举例:4-链码:0033322211013.2 3.2 特征表示与描述特征表示与描述3.2.2 表示法设计1.链码问题2:1)由于起点的不同,造成编码的不同2)由于角度的不同,造成编码的不同改进2:1)从固定位置作为起点(最左最上)开始编码2)通过使用链码的首差代替码子本身的方式3.2 3.2 特征表示与描述特征表示与描述3.2.2 表示法
5、设计1.链码循环首差链码:用相邻链码的差代替链码例如:4-链码 10103322 循环首差为:33133030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=03.2 3.2 特征表示与描述特征表示与描述3.2.2 表示法设计10310223(2)1 0 1 0 3 3 2 23 3 1 3 3 0 3 02103 3 1 3 3 0 3 010233(3)2 1 2 1 0 0 3 3左转90。3.2 3.2 特征表示与描述特征表示与描述链码平滑链码平滑将原始的链码序列用较简单的序列代替虚线箭头:原始的在象素p和q之
6、间的8-连通链码实线箭头:用来替换原始序列的新序列 (a)(b)(c)(d)(e)pqqppqqppq3.2.2 表示法设计3.2 3.2 特征表示与描述特征表示与描述3.2.2 表示法设计链码平滑示例链码平滑示例空心圆:平滑后被除去的原轮廓点(b)(a)3.2 3.2 特征表示与描述特征表示与描述3.2.2 表示法设计2.多边形逼近基本思想:用最少的多边形线段,获取边界形状的本质。寻找最小基本多边形的方法一般有两种:1)点合成法2)边分裂法3.2 3.2 特征表示与描述特征表示与描述3.2.2 表示法设计2.多边形逼近点合成算法思想举例:RR T3.2 3.2 特征表示与描述特征表示与描述3
7、.2.2 表示法设计2.多边形逼近点合成算法:1)沿着边界选两个相邻的点对,计算首尾连接直线段与原始折线段的误差R。2)如果误差R小于预先设置的阈值T。去掉中间点,选新点对与下一相邻点对,重复1);否则,存储线段的参数,置误差为0,选被存储线段的终点为起点,重复1)2)。3)当程序的第一个起点被遇到,程序结束。RR M-1u M-1的部的部分舍去不予计算。由于傅立叶变换中高频部分分舍去不予计算。由于傅立叶变换中高频部分对应于图像的细节描述,因此对应于图像的细节描述,因此M M取得越小,细取得越小,细节部分丢失得越多。节部分丢失得越多。M=4M=61M=62N=643.2 3.2 特征表示与描述
8、特征表示与描述傅立叶变换表达傅立叶变换表达3 3)使用价值)使用价值(1 1)较少的傅立叶描述子(如)较少的傅立叶描述子(如4 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 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3.2 3.2 特征表示与描述特征表示与描述傅立叶变换表达傅立叶变换表达4 4)优点)优点(1 1)使用复数作为描述符,对于旋转、平移、放)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。缩等操作和起始点的选取不十分敏感。(2 2)几何变换的描述子可通过对函数作
9、简单变换)几何变换的描述子可通过对函数作简单变换来获得来获得几何变换几何变换傅立叶描述子傅立叶描述子原形原形a(u)a(u)旋转旋转a(u)=a(u)ea(u)=a(u)ej j 平移平移a(u)=a(u)+a(u)=a(u)+xyxy(u)(u)放缩放缩a(u)=a(u)=a(u)a(u)起点起点a(u)=a(u)ea(u)=a(u)e-j2-j2 k0u/Nk0u/N3.2 3.2 特征表示与描述特征表示与描述3.2.3 边界描述子1.1.简单描述子简单描述子2.2.形状数形状数3.3.边界矩边界矩3.2 3.2 特征表示与描述特征表示与描述3.2.3 边界描述子 1.)边界的长度)边界的
10、长度边界/轮廓长度(区域周长)对区域 R,轮廓点 P:P本身属于 R P的邻域中有象素不属于 RRPPPPPPPPPPPPP1.简单描述子 3.2 3.2 特征表示与描述特征表示与描述3.2.3 边界描述子1)边界的长度边界的长度!区域的轮廓点和内部点要采用不同的连通性来定义(1)内部点8-方向连通,轮廓为4-方向连通(2)内部点4-方向连通,轮廓为8-方向连通PPPPPPPRRPPPPPPPPPP3.2 3.2 特征表示与描述特征表示与描述3.2.3 边界描述子1)边界的长度边界的长度 (1)4-方向连通轮廓B4 (2)8-方向连通轮廓B8使用单位长链码2个象素间直线段 2个象素间对角线段
11、0),(|),(84RyxNRyxB0),(|),(48RyxNRyxB)()(2)()(D11411kkkkkkkkyxNyxkyxNyxkB,|#,|#3.2 3.2 特征表示与描述特征表示与描述3.2.3 边界描述子2)边界的直径边界的直径边界上相隔最远2点之间的距离 距离度量:DE(),D4(),D8()E =5.83=6.24=8.004DiaB()Dia B)(BB)(Dia8BbBbbbDBDiajijidjid,),(max)(,3.2 3.2 特征表示与描述特征表示与描述3.2.3 边界描述子3.)曲率)曲率斜率、曲率、角点(局部特性)斜率、曲率、角点(局部特性)斜率:轮廓点
12、的(切线)指向斜率:轮廓点的(切线)指向曲率:斜率的改变率曲率:斜率的改变率曲率大于零,曲线凹向朝着法线正向曲率大于零,曲线凹向朝着法线正向曲率小于零,曲线凹向朝着法线负向曲率小于零,曲线凹向朝着法线负向角点:曲率的局部极值点角点:曲率的局部极值点3.2 3.2 特征表示与描述特征表示与描述3.2.3 边界描述子边界的曲率边界的曲率:曲率被描述为斜率的变化率。近似用相邻边曲率被描述为斜率的变化率。近似用相邻边界线段(描述为直线)的界线段(描述为直线)的斜率差斜率差作为在边界线作为在边界线交点处的交点处的曲率描述子曲率描述子。交点交点a a处的曲率为处的曲率为 dk=k1 k2dk=k1 k2
13、其中其中k1k1、k2 k2 为相邻线段的斜率为相邻线段的斜率ak1k23.2 3.2 特征表示与描述特征表示与描述3.2.3 边界描述子边界的凸线段点边界的凸线段点:当顶点当顶点p p上的曲率是非负时,称其为凸上的曲率是非负时,称其为凸线段上的点线段上的点边界的凹线段点边界的凹线段点:当顶点当顶点p p上的曲率为负时,称其为凹线段上的曲率为负时,称其为凹线段上的点上的点P1P23.2 3.2 特征表示与描述特征表示与描述3.2.3 边界描述子2.2.形状数形状数链码的实用化链码的实用化形状数定义:形状数定义:最小循环首差链码最小循环首差链码。循环首差链码:用相邻链码的差代替链码循环首差链码:
14、用相邻链码的差代替链码例如:例如:4-4-链码链码 10103322 10103322 循环首差为:循环首差为:3313303033133030循环首差循环首差:1-2=-1(3)1-2=-1(3)3-0=33-0=3 0-1=-1(3)0-1=-1(3)3-3=03-3=0 1-0=1 1-0=12-3=-1(3)2-3=-1(3)0-1=-1(3)0-1=-1(3)2-2=02-2=03.2 3.2 特征表示与描述特征表示与描述3.2.3 边界描述子2.2.形状数形状数形状数定义:形状数定义:例如:例如:4-4-链码链码 :10103322 10103322 循环首差循环首差 :33133
15、33133|030030形状数形状数 :0303313303033133形状数序号形状数序号n n的定义:的定义:形状数中阿拉伯数字的个数。上例序数为形状数中阿拉伯数字的个数。上例序数为8 8 对于封闭边界序号一定是偶数。如对于封闭边界序号一定是偶数。如order4order4、6 6、8 8。3.2 3.2 特征表示与描述特征表示与描述3.2.3 边界描述子2.2.形状数形状数序号为序号为4 4、6 6、8 8的形状数举例:的形状数举例:序号4链码:链码:03210321首差:首差:33333333形状:形状:33333333序号6链码:链码:003221003221首差:首差:303303
16、303303形状:形状:033033033033序号8链码:链码:0003222100032221首差:首差:3003300330033003形状:形状:00330033003300333.2 3.2 特征表示与描述特征表示与描述3.2.3 边界描述子2.2.形状数形状数序号为序号为6 6的形状数举例:的形状数举例:序号6链码:链码:033211033211首差:首差:330330330330形状:形状:033033033033序号6链码:链码:003221003221首差:首差:303303303303形状:形状:033033033033形状数与方向无关形状数与方向无关3.2 3.2 特征表
17、示与描述特征表示与描述3.2.3 边界描述子2.2.形状数形状数序号为序号为8 8的形状数举例:的形状数举例:序号8链码:链码:0303221103032211首差:首差:3313303033133030形状:形状:0303313303033133序号8链码:链码:0033221100332211首差:首差:3030303030303030形状:形状:0303030303030303序号8链码:链码:0032321100323211首差:首差:3033133030331330形状:形状:03033133030331333.2 3.2 特征表示与描述特征表示与描述3.2.3边界描述子 2.2.形
18、状数形状数问题:问题:虽然链码的首差是虽然链码的首差是不依赖于旋转的不依赖于旋转的,但,但一般情况下边界的编码依赖于网格的方向。一般情况下边界的编码依赖于网格的方向。改进:改进:规整化网格方向,具体方法如下:规整化网格方向,具体方法如下:3.2 3.2 特征表示与描述特征表示与描述2.3 特征表示与描述:边界描述子 2.2.形状数形状数几个基本概念:几个基本概念:边界边界最大轴最大轴a:a:是连接距离最远的两个点的线是连接距离最远的两个点的线段段 边界边界最小轴最小轴b:b:与最大轴垂直,且其长度确定与最大轴垂直,且其长度确定的包围盒刚好包围边界。的包围盒刚好包围边界。边界边界离心率离心率c
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