最新图像目标的几何特征教学讲义PPT课件.ppt

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1、图像目标的几何特征一、图像的几何特征图像的几何特征是指图像中物体的位置、方向、周长和面积等方面的特征。图像的几何特征尽管比较直观和简单，但在许多图像分析问题中起着十分重要的作用。提取图像的几何特征之前，常对图像进行分割和二值化处理，即处理成只有0和1两种值的黑白图像。在图像分析和计算机视觉系统中，二值图像及其几何特征特别有用，可用来分类、检验、定位、轨迹跟踪等任务。下面介绍常用的一些几何特征。1.位置一般情况下，图像中的物体通常并不是一个点，因此，采用物体或区域的面积的中心点作为物体的位置。面积中心就是单

2、位面积质量恒定的相同形状图形的质心，若对于m*n图像中的物体对应的像素位置坐标为(xi,yj)，则可用下式计算质心位置坐标：位置与方向图1物体位置由质心表示(1)若将图像中的像素视为单位面积小方块时，则图像中的区域和背景均由小方块组成。区域的周长即为区域和背景缝隙的长度之和，此时边界用隙码表示，求周长就是计算出隙码的长度。如图所示图形，边界用隙码表示时，周长为24。周长的计算方法周长的计算方法(2)若将像素视为一个个点时，则周长用链码表示，求周长也就是计算链码的长度。当链码值为奇数时，其长度为；当链码值为

3、偶数时，其长度为1；即周长p可表示为：以前述图为例:边界以链码表示时，物体的周长为:Δ2Δ(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。以前述图为例:边界以面积表示时，物体的周长为15。周长的计算方法面积面积是衡量物体所占范围的一种方便的客观度量。面积与其内部灰度级的变化无关，而完全由物体或区域的边界决定。同样面积条件下，一个形状简单的物体其周长相对较短。计算面积常用的3种方法。面积的计算方法(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像素的总数。

4、根据面积的像素计数法的定义方式，求出物体边界内像素点的总和即为面积，计算公式如下：对二值图像而言，若用1表示物体，用0表示背景，其面积就是统计的个数。面积的计算方法(2)边界行程码（或链码）计算法面积的边界行程码计算法可分如下两种情况：a.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；b.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。若采用边界链码表示面积，面积如下:面积的计算方法(3)边界坐标计算法面积的边界坐标计算法是采用格

5、林公式进行计算，在x-y平面上，一条封闭曲线所包围的面积由其轮廓积分给定,为离散化为:距离图像中两点P1和P2之间的距离是重要的几何性质之一，测量距离常用的3种方法如下：1.欧几里德距离2.市区距离距离3.棋盘距离二、形状特征物体的形状特征主要包括:矩形度宽长比球状性圆形度不变矩偏心率1.矩形度物体的矩形度指物体的面积与其最小外接矩形的面积之比值。如图所示，矩形度反映了一个物体对其外接矩形的充满程度。矩形度的定义：式中，是该物体的面积，而是MER的面积。的值在0-1之间，当物体为矩形时，取得最大值1；圆形

6、物体的取值为π/4；细长的、弯曲的物体的R的取值变小。2.宽长比宽长比是指物体的最小外接矩形的宽与长之比值。宽长比r为r即为MER宽与长的比值。利用r可以将细长的物体与圆形或方形的物体区分开来。圆形度包括周长平方面积比、边界能量、圆形性、面积与平均距离平方之比值等。圆形度可以用来刻画物体边界的复杂程度。3.圆形度周长平方面积比（致密度C）边界能量（假定物体的周长为P，用变量p表示边界上的点到某一起始点的距离。边界上任一点都有一个瞬时曲率半径r(p)，它是该点与边界相切圆的半径）函数K(p)是p点的曲率函数

7、，是周期为P的周期函数，用下式计算单位边界长度的平均能量：其中:圆形性（C是一个用区域R的所有边界点定义的特征量）3.圆形度式中,是从区域重心到边界点的平均距离，是从区域重心到边界点的距离均方差当区域R趋向圆形时，特征量C是单调递增且趋向无穷的，它不受区域平移、旋转和尺度变化的影响，可以推广用于描述三维目标面积与平均距离平方比值3.圆形度d为从边界上的点到物体内部某点的平均距离。是从具有N个点的物体中的第i个点到与其最近的边界点的距离。4.球状度球状性(Sphericity)在二维情况下，代表区域内切圆的

8、半径，而代表区域外接圆的半径，两个圆的圆心都在区域的重心上。当区域为圆时,球状性的值S达到最大值1，而当区域为其他形状时，则有S＜1。S不受区域平移、旋转和尺度变化的影响5.不变矩1.矩的定义对于二元有界函数f(x,y),它的(j+k)阶矩为为了描述物体的形状，假设f(x,y)的目标物体取值为1，背景为0，即函数只反映了物体的形状而忽略其内部的灰度级细节参数j＋k称为矩的阶。特别地，零阶矩是物体的面积，即对二维离散函数f(x