数字图像处理 MATLAB版 教学课件 作者 张德丰 第10章 图像特征描述.ppt

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1、第10章图像特征描述10.1论述10.2颜色特征分析10.3几何描述10.4形状描述10.5图像表示10.6区域描述10.7图像膨胀与腐蚀10.8形态学重建10.9对象、区域和特征度量10.10查表操作10.1论述下面首先对几个经常用到的名词做一些说明。根据待识别的图像，通过计算产生一组原始特征，称为特征形成。1．特征形成所谓特征提取从广义上而言就是指一种变换。具体而言，原始特征的数量很大，或者说原始样本是处于一个高维空间中，通过映射或变换的方法可以将高维空间中的特征描述用低维空间的特征来描述，这个过程就叫特征提取。2．特征提取从一组特征中挑出一些有效的特征以达到降低特征空间维数的目的，这

2、个过程就叫特征选择。对于一个特征而言，评判的标准有以下4个方向。（1）可区别性（2）可靠性（3）独立性好（4）数量少3．特征选择10.2颜色特征分析10.2.1颜色直方图10.2.2直方图不变特征量10.2.3颜色矩10.2.4颜色集10.2.5颜色相关矢量10.2.1颜色直方图1．一般特征直方图2．累加特征直方图3．二维直方图10.2.2直方图不变特征量10.2.3颜色矩颜色矩是一种简单有效的颜色特征，以计算HIS空间的分量为例，如果记为图像的第个像素的值，则其前三阶颜色矩（中心矩）分别为（10-21）（10-22）（10-23）式中，为像素的个数。类似地，可以定义另外2个分量的颜色矩。

3、10.2.4颜色集一个颜色集c包含了8个颜色中的各种选择。如果该颜色集对应一个单位长度的二值矢量，则表明重新量化后的图像只有一个颜色出现；如果该颜色集有多个非零值，则表明重新量化后的图像中有多个颜色出现。10.2.5颜色相关矢量颜色矩是一种简单有效的颜色特征，以计算HIS空间的分量为例，如果记为图像的第个像素的值，则其前三阶颜色矩（中心矩）分别为（颜色相关矢量（colorcorrelationvector，CCV）表示方法与颜色直方图相似，但它同时考虑了空间信息。设H是颜色直方图矢量，CCV的计算步骤如下。（1）图像平滑。（2）对颜色空间进行量化，使之在图像中仅包含n个不同颜色。（3）在一

4、个给定的颜色元内，将像素分成相关或不相关两类。（4）根据各连通区的大小，将像素分成相关和不相关两部分。10.3几何描述10.3.1位置与方向10.3.2长轴与短轴10.3.3周长10.3.4面积10.3.5距离10.3.1位置与方向1．位置图像分析不仅需要知道一幅图像中物体的具体位置，而且还要知道物体在图像中的方向。如果物体是细长的，则可以将较长方向的轴定义为物体的方向，如图10-2所示。通常，将最小二阶矩轴定义为较长物体的方向。也就是说，要找出一条直线，使物体具有最小惯量，即（10-29）2．方向10.3.2长轴与短轴若区域或物体的边界已知，则可以采用区域的最小外接矩形（MinimumE

5、nclosingRectangle，MER）的尺寸来描述该区域的基本形状，如图10-3所示，为长轴，为短轴。图10-3物体的MER及长轴与短轴10.3.3周长由于周长的表示方法不同，因而计算周长的方法也有所不同，计算周长常用的3种方法分别如下。（1）若将图像中的像素视为单位面积小方块，则图像中的区域和背景均由小方块组成。（2）若将像素视为一个个点，则周长用链码表示，求周长也就是计算链码（10.5.1节将对链码进行详细介绍）的长度。（3）周长用边界所占面积表示时，周长即物体边界点数之和，其中每个点为占面积为1的一个小方块。10.3.4面积1．像素计数法最简单的面积计算方法是统计边界及其内部的

6、像素的总数。根据面积的像素计数法的定义方式，物体面积的计算非常简单，求出物体边界内像素点的总和即为面积，计算公式如下（10-31）由各种封闭边界区域的描述来计算面积也很方便，面积的边界行程码计算法可分如下两种情况。（1）若已知区域的行程编码，则只需将值为1的行程长度相加，即为区域面积。（2）若给定封闭边界的某种表示，则相应连通区域的面积为区域外边界包围的面积与内边界包围的面积（孔的面积）之差。2．边界行程码计算法3．边界坐标计算法10.3.5距离测量距离常用的3种方法如下。1．欧几里得距离2．市区距离3．棋盘距离10.4形状描述10.4.1矩形度10.4.2宽长比10.4.3圆形度10.4

7、.4球状度10.4.5偏心率10.4.1矩形度图10-6物体的最小外接矩形10.4.2宽长比10.4.3圆形度1．周长平方面积比2．边界能量图10-7物体边界点的曲率半径3．圆形性4．面积与平均距离平方比值10.4.4球状度图10-8球状性定义示意图10.4.5偏心率图10-9偏心率度量偏心率的另一种计算方法是计算惯性主轴比，它基于边界线上的点或整个区域来计算质量。特南鲍姆（Tenebaum）提出了计算任意区域的偏心率的