情况粒子性或是波动性可能占主导地位。相似地,在图象中总存在影调和纹理,只是有时 种特性相对于另一种特性占优势。在实际问题的处理中,为了简便,我们经常倾向于认为只 有影调或只有纹理。因此,当我们定义影调和纹理时,我们不是定义两种概念,而是定义影 调一纹理概念 影调一纹理概念内部的基本关系如下所述:当在图象的一定面积区域中影调基元的变化 很小时,这个区域的主导特性是影调。当在小面积区域中含大量不同的影调,这个区域占主 导的特性是纹理。按这种区分方法,关键点是小面积区域的大小,影调基元的相对大小和类 型以及可区分的影调数量的多少。事实上,当小面积区域小到只有一个分辨率单元大小,以 至只有一种独立的特性时,表现出来的唯一特性就是简单的灰度影调。当小面积区域中可区 分的影调基元数量增加时,纹理特性将占主导。当影调基元中的空间图案是随机的,以及基 元之间的灰度影调的变化范围很广时,这就得到精细的纹理。当空间图案变得较为确定以及 影调区域涉及较多的象素时,就得到粗糙的纹理 图象表现出的影调一纹理特性与图象的分辨率密切相关。因为在纹理基元定义中的一个 重要部分是基元要在给定区域中重复出现,问题是重复多少次?为了定性地回答这个问题, 可以想象把一个近似等于我们视场的窗口迭加到一个很大的纹理区域上。随着这个窗口逐渐 变小,这相当于移动视点逐渐靠近纹理,这时包含在窗口内的纹理越来越少。到某一距离时 窗口内的图象不再出现纹理。如果窗口逐渐增大,这相当于视场逐渐远离图象,也会发生类 似的效果。当增大到某一距离时,纹理细节逐渐模糊,变成连续的影调,当窗口平移时,再 也看不到重复的纹理基元。因此,在定义纹理时需要有合适分辨率的概念。在此合适分辨率 之下,纹理将是明显的,而且随视场在纹理区域内移动时,纹理“看起来是一样的”。通常 合适分辨率并不知道,但必须计算出来。 ConnorsICon8l提出一种通过检查图象中重复的最大 值来计算合适分辨率的方法。 纹理可以是分级的。不同级相应于不同的分辨率。“砖墙”纹理可以说明这样的分级性 质。在某一分辨率之下,可明显看到由砖组成的结构性很强的图象,而分辨率更高时,则可 看到每块砖表面的细致纹理 814纹理研究的领域 纹理研究的领域大致可分成三种类型。第一类是纹理的描述和分类。这类问题在图象识 别中有重要应用,因此已经引起了广泛的重视。例如,在医学图象处理中利用纹理特性来区 别正常细胞和癌细胞。这时,就要先抽取这两种细胞图象的纹理特性,然后进行分类识别。 第二类是以纹理为特征的图象分割。第三类是利用纹理信息推断物体的深度信息或表面方 向 纹理可提供关于可见表面几何结构的重要信息。首先研究这个问题的是 Gibson gib50.6 因为图象本身不能提供求解所需的足够信息,为此要对纹理的几何特性作出假设。 Gibson 假设纹理基元在物体平面上的分布密度是均匀的。他发现这时根据图象中纹理基元密度的梯 度可以确定表面的方向。如图8.3所示,在纹理基元分布均匀的条件下,表面倾斜方向在图 象中的投影就是局部纹理密度变化量大的方向,或者说是垂直于纹理基元分布最均匀的那个 方向。在图83(b)所示的情况下,按后一种方法就是寻找与透视直线等间隔相交的直线方向 (见图8.3(c)。但是, StevensITe。的研究发现在透视投影的条件下纹理密度梯度既取决于 表面方向,又取决于物体的距离和位置。因此纹理基元密度并不是表面方向的良好测量。由 于纹理对恢度表面方向的重要性,所以在这方面已进行了大量研究。详见[Baj76][Wit8l [ Ken 80162 情况粒子性或是波动性可能占主导地位。相似地，在图象中总存在影调和纹理，只是有时一 种特性相对于另一种特性占优势。在实际问题的处理中，为了简便，我们经常倾向于认为只 有影调或只有纹理。因此，当我们定义影调和纹理时，我们不是定义两种概念，而是定义影 调—纹理概念。 影调—纹理概念内部的基本关系如下所述：当在图象的一定面积区域中影调基元的变化 很小时，这个区域的主导特性是影调。当在小面积区域中含大量不同的影调，这个区域占主 导的特性是纹理。按这种区分方法，关键点是小面积区域的大小，影调基元的相对大小和类 型以及可区分的影调数量的多少。事实上，当小面积区域小到只有一个分辨率单元大小，以 至只有一种独立的特性时，表现出来的唯一特性就是简单的灰度影调。当小面积区域中可区 分的影调基元数量增加时，纹理特性将占主导。当影调基元中的空间图案是随机的，以及基 元之间的灰度影调的变化范围很广时，这就得到精细的纹理。当空间图案变得较为确定以及 影调区域涉及较多的象素时，就得到粗糙的纹理。 图象表现出的影调—纹理特性与图象的分辨率密切相关。因为在纹理基元定义中的一个 重要部分是基元要在给定区域中重复出现，问题是重复多少次？为了定性地回答这个问题， 可以想象把一个近似等于我们视场的窗口迭加到一个很大的纹理区域上。随着这个窗口逐渐 变小，这相当于移动视点逐渐靠近纹理，这时包含在窗口内的纹理越来越少。到某一距离时， 窗口内的图象不再出现纹理。如果窗口逐渐增大，这相当于视场逐渐远离图象，也会发生类 似的效果。当增大到某一距离时，纹理细节逐渐模糊，变成连续的影调，当窗口平移时，再 也看不到重复的纹理基元。因此，在定义纹理时需要有合适分辨率的概念。在此合适分辨率 之下，纹理将是明显的，而且随视场在纹理区域内移动时，纹理“看起来是一样的”。通常 合适分辨率并不知道，但必须计算出来。Connors[Con 81]提出一种通过检查图象中重复的最大 值来计算合适分辨率的方法。 纹理可以是分级的。不同级相应于不同的分辨率。“砖墙”纹理可以说明这样的分级性 质。在某一分辨率之下，可明显看到由砖组成的结构性很强的图象，而分辨率更高时，则可 看到每块砖表面的细致纹理。 8.1.4 纹理研究的领域 纹理研究的领域大致可分成三种类型。第一类是纹理的描述和分类。这类问题在图象识 别中有重要应用，因此已经引起了广泛的重视。例如，在医学图象处理中利用纹理特性来区 别正常细胞和癌细胞。这时，就要先抽取这两种细胞图象的纹理特性，然后进行分类识别。 第二类是以纹理为特征的图象分割。第三类是利用纹理信息推断物体的深度信息或表面方 向。 纹理可提供关于可见表面几何结构的重要信息。首先研究这个问题的是 Gibson[Gib 50, 66]。 因为图象本身不能提供求解所需的足够信息，为此要对纹理的几何特性作出假设。Gibson 假设纹理基元在物体平面上的分布密度是均匀的。他发现这时根据图象中纹理基元密度的梯 度可以确定表面的方向。如图 8.3 所示，在纹理基元分布均匀的条件下，表面倾斜方向在图 象中的投影就是局部纹理密度变化量大的方向，或者说是垂直于纹理基元分布最均匀的那个 方向。在图 8.3(b)所示的情况下，按后一种方法就是寻找与透视直线等间隔相交的直线方向 （见图 8.3(c)）。但是，Stevens[Ste 80]的研究发现在透视投影的条件下纹理密度梯度既取决于 表面方向，又取决于物体的距离和位置。因此纹理基元密度并不是表面方向的良好测量。由 于纹理对恢度表面方向的重要性，所以在这方面已进行了大量研究。详见[Baj 76] [Wit 81] [Ken 80]