第八章目标表达和描述 chapter 8 TARGET EXPRESSION ● and dESCrIPtion §1概述 §2边界表达 §3区域表达 §4边界描述 §5区域描述 版权所有,1997(c) Dale Carnegie& Associates,nc
第八章 目标表达和描述 版权所有， 1997 (c) Dale Carnegie & Associates, Inc. •CHAPTER 8 •TARGET EXPRESSION •and DESCRIPTION •§1 概述 •§2 边界表达 •§3 区域表达 •§4 边界描述 •§5 区域描述
第八章目标表达和描述 §8,1概述 目标:图像中某些感兴趣的区域,称之为目标。 二、表达:目标常采用不同于原始图像的合适表达形式来表示 表达侧重于数据结构,分内部表达式和外部表达式 内部表达式:区域的灰度、颜色、纹理等区域的反射性质; 目标内部特性; 外部表达式:区域的形状等;目标外部特性; 好的表达方法应具有节省存储空间、易于特征计算等优点 三、描述:较抽象地表示目标;应对目标的尺寸、平移、旋转不敏感; 有边界描述、区域描述、关系描述之分类 描述侧重于区域特性,以及区域间的联系和差别
第八章 目标表达和描述 §8.1 概述 • 一、目标：图像中某些感兴趣的区域，称之为目标。 • 二、表达：目标常采用不同于原始图像的合适表达形式来表示； • 表达侧重于数据结构，分内部表达式和外部表达式。 • 内部表达式：区域的灰度、颜色、纹理等区域的反射性质； • 目标内部特性； • 外部表达式：区域的形状等；目标外部特性； • 好的表达方法应具有节省存储空间、易于特征计算等优点； • 三、描述：较抽象地表示目标；应对目标的尺寸、平移、旋转不敏感； • 有边界描述、区域描述、关系描述之分类； • 描述侧重于区域特性，以及区域间的联系和差别
88.2边界表达 §8,2.1链码 链码:对边界点的一种编码表示方法,逐点进行; 特点:链码起点用绝对坐标表示;其余点用偏移量表示 利用一系列具有特定长度和方向的相连的直线段表示 目标的边界 常用链码 常用的链码有8方向链码和4方向链码,链码的直线段长度固 定,方向有限 这种链码中,边界的起点用坐标表示,其余点用接续方向数 表示,采用方向数可大大减少数据量;因坐标值(x,y)至少得两个字 节,方向数最多一个字节;(03用2bts,0-7用4bits) 使用链码时,起点的选择很关键, 选择自然数最小时的点为起点,归一化解决;
§8.2 边界表达 §8.2.1 链码 一、 链码：对边界点的一种编码表示方法，逐点进行； 特点：链码起点用绝对坐标表示；其余点用偏移量表示； 利用一系列具有特定长度和方向的相连的直线段表示 目标的边界； 二、常用链码 常用的链码有8方向链码和4方向链码，链码的直线段长度固 定，方向有限； 这种链码中，边界的起点用坐标表示，其余点用接续方向数 表示，采用方向数可大大减少数据量；因坐标值(x,y)至少得两个字 节，方向数最多一个字节；（0-3用2bits，0-7用4bits） 使用链码时，起点的选择很关键， 选择自然数最小时的点为起点，归一化解决；
88.2.2边界段 把边界分解成若干段分别表示,可减少边界表达的复杂性; 引出的关键问题是如何分段点; 凸包概念 设包含S的最小凸形是逼近凸包H,则HS叫做S的凸残差,用D 表示;能分开D的各部分的点就是合适的边界分段点 、实现方法 跟踪H的边界,进入D或从D出去的点,就是1个D的分段点
§8.2.2 边界段 把边界分解成若干段分别表示，可减少边界表达的复杂性； 引出的关键问题是如何分段点； 一、凸包概念 设包含S的最小凸形是逼近凸包H，则H-S叫做S的凸残差，用D 表示；能分开D的各部分的点就是合适的边界分段点。 H S 二、实现方法 跟踪H的边界，进入D或从D出去的点，就是1个D的分段点
82.3多边形 用多边形近似逼近不规则边界,抗干扰性好,节省数据量; 常用方法有 基于收缩的最小周长多边形法; 、基于聚合( mer ge)的最小均方误差线段逼近法; 沿边界依次连接像素,计算拟合误差 三、基于分裂( split)的最小均方误差线段逼近法; 先连接边界上相距最远的二个像素,再分裂边界,计算拟合误差, 直至满足条件不再分裂;
§8.2.3 多边形 • 用多边形近似逼近不规则边界，抗干扰性好，节省数据量； • 常用方法有： • 一、基于收缩的最小周长多边形法； • 二、基于聚合（merge）的最小均方误差线段逼近法； • 沿边界依次连接像素，计算拟合误差； • 三、基于分裂（split）的最小均方误差线段逼近法； • 先连接边界上相距最远的二个像素，再分裂边界，计算拟合误差， 直至满足条件不再分裂；
88.3区域表达
§8.3 区域表达 • 略
§8.4边界描述 §8.4.1简单描述符 边界的长度 定义:边界点p,1)p属于R区域,2)p的邻域中有像素不属于 区域R,p就是边界点;边界点除外的点称为内部点。 边界的长度:边界所包围区域的轮廓的周长就是边界的长度; 是边界的全局特征; 连通性:边界点和内部点要采用不同的连通性来定义,避免歧 义性:分别定义4方向连通边界B4和8方向连通边界B为: B4={(Xy)∈R|N(Xy)-R≠0};内部点用8方向来判定 Bg={(Xy)∈R|N4(Xy)-R≠0}; 式中第一个条件表明边界点本身属于区域; 第二个条件表明边界点的邻域中有不属于区域的点;
§8.4 边界描述 §8.4.1 简单描述符 • 一、边界的长度 • 定义：边界点p，1）p属于R区域，2）p的邻域中有像素不属于 区域R，p就是边界点；边界点除外的点称为内部点。 • 边界的长度：边界所包围区域的轮廓的周长就是边界的长度； 是边界的全局特征； • 连通性：边界点和内部点要采用不同的连通性来定义，避免歧 义性；分别定义4方向连通边界B4和8方向连通边界B8为： • B4 = { (x,y) ∈R | N8 (x,y) – R≠ 0 }；内部点用8方向来判定 • B8= { (x,y) ∈R | N4 (x,y) – R≠ 0 }； • 式中第一个条件表明边界点本身属于区域； • 第二个条件表明边界点的邻域中有不属于区域的点；
88.4.1简单描述符(续1) 二、边界的直径 边界上相隔最远的2点之间的距离,是直线线段长度。 、曲率 斜率的改变率即曲率; 描述了边界上各点沿边界方向变化的情况: 曲率的符号描述了边界在该点的凹凸性
§8.4.1 简单描述符(续1) • 二、边界的直径 边界上相隔最远的2点之间的 距离，是直线线段长度。 三、曲率 斜率的改变率即曲率； 描述了边界上各点沿边界方向变化的情况； 曲率的符号描述了边界在该点的凹凸性
88.4.2形状数 形状数是基于链码的一种边界形状描述符。 形状数的定义 形状数:值最小的链码的差分码; 阶:定义为形状数序列的长度,即码的个数。 计算形状数的步骤 计算链码 计算差分码 循环找出最小值—→形状数 循环差分码使其数串值最小,即为形状数
§8.4.2 形状数 • 形状数是基于链码的一种边界形状描述符。 • 一、形状数的定义 • 形状数：值最小的链码的差分码； • 阶：定义为形状数序列的长度，即码的个数。 • 二、计算形状数的步骤 • 计算链码 计算差分码 循环找出最小值 形状数 • 循环差分码使其数串值最小，即为形状数
§8.4.3矩 ●通过矩来定量描述曲线段,以至描述整个边界(由曲线段组成)。 将包含L个点的边界段表达成一个1维函数f(r) 用m表示f(r)的均值,即m=∑rf(r),i=1,,L;r是随机变量; f(r)对m的n阶矩为:n(r)=∑(r)(r1-m)f(r1),i=1,, 所以,Hn(r)与f(r)的形状有直接联系; 如二阶矩μ2(r)描述曲线相对于均值的分布; 三阶矩μ3(r)描述曲线相对于均值的对称性 利用矩把曲线的描述映射到1D函数的描述(解析描述),容易实现, 且对边界的旋转不敏感
§8.4.3 矩 • 通过矩来定量描述曲线段，以至描述整个边界（由曲线段组成）。 • 将包含L个点的边界段表达成一个1维函数f(r) ； • 用m表示f(r) 的均值， 即m= ri f(ri ) ，i=1,..,L；r是随机变量； • f(r) 对m的n阶矩为： n (r) = (r) (ri - m) n f(ri ) ，i=1,..,L； • 所以， n (r) 与f(r) 的形状有直接联系； • 如二阶矩 2 (r) 描述曲线相对于均值的分布； • 三阶矩 3 (r) 描述曲线相对于均值的对称性； • 利用矩把曲线的描述映射到1D函数的描述（解析描述），容易实现， 且对边界的旋转不敏感