图像处理和分析基础.pptx

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1、2023/2/101/22课程介绍 教材和进度w “图象处理和分析基础”w 高等教育出版社，2002w 参考书/资料：P.3w 教学进度：P.45 第1页/共160页2023/2/102/22课程介绍 参考资料w .图象工程(上册)图象处理和分析.北京:清华大学出版社,1999w .图象工程(下册)图象理解与计算机视觉.北京:清华大学出版社,2000w .图象工程(附册)教学参考及习题解答.北京:清华大学出版社,2002 第2页/共160页2023/2/103/22课程介绍 进度(1/2)w 第1次课：1.1，1.2，1.3，1.4w 第2次课：1.5，1.6，1.7w 第3次课：2.1，2.

2、2，2.3w 第4次课：2.4，2.5，2.6，复习(1)w 第5次课：3.1，3.2，3.3w 第6次课：3.4，3.5，3.6，3.7，3.8w 第7次课：4.1，4.2，4.3，4.4w 第8次课：4.4，4.5，4.6，4.7，4.8 第3页/共160页2023/2/104/22课程介绍 进度(2/2)w 第 9次课：5.1，5.2，5.3，5.4w 第10次课：5.5，5.6，5.7，5.8，5.9w 第11次课：复习(2)，6.1，6.2，6.3，6.4w 第12次课：6.5，6.6，6.7，6.8w 第13次课：7.1，7.2，7.3，7.4w 第14次课：7.5，7.6，7.7

3、，复习(3)w 第15次课：8.1，8.2，8.3，8.4w 第16次课：8.5，8.6，8.7，总复习第4页/共160页2023/2/105/22第1章 图象技术基础 1.1图象和象素1.2图象技术及分类1.3图象表示1.4图象显示1.5图象存储与格式1.6*视觉基础1.7*颜色视觉和色度学 第5页/共160页2023/2/106/22第1章 1.1图象和象素w 图象w 图象和视觉信息w 图象表达w 数字图象w 象素w 数字图象示例w 图象类型第6页/共160页2023/2/107/22第1章 1.2图象技术及分类w 图象技术：w 图象工程 图象处理 图象分析图象理解w 三者关系w 图象工程

4、分类第7页/共160页2023/2/108/22第1章 1.2图象技术及分类w 图象工程与其他学科 计算机图形学 模式识别计算机视觉w 图象技术应用w 学习图象技术所需的基础知识第8页/共160页2023/2/109/22第1章 1.3图象表示w 数组表示w 矩阵表示w 矢量表示w 象素间关系w 象素邻域4-邻域8-邻域第9页/共160页2023/2/1010/22第1章 1.3图象表示w 象素间距离欧氏距离城区距离棋盘距离w 距离计算示例第10页/共160页2023/2/1011/22第1章 1.4图象显示w 图象显示w 图象显示设备w 半调输出w 半调输出示例w 抖动技术第11页/共160

5、页2023/2/1012/22第1章 1.5图象存储与格式w 图象存储w 存储量单位w 存储器示例w 图象数据存储格式矢量形式光栅形式第12页/共160页2023/2/1013/22第1章 1.5图象存储与格式w 图象文件格式BMP格式GIF格式TIFF格式JPEG格式第13页/共160页2023/2/1014/22第1章 1.6*视觉基础w 视觉视感觉视知觉w 视觉过程w 视觉的亮度适应w 感知亮度/主观亮度第14页/共160页2023/2/1015/22第1章 1.6*视觉基础w 影响主观亮度的两个事实马赫带效应同时对比度第15页/共160页2023/2/1016/22第1章 1.7*颜色

6、视觉和色度学w 颜色视觉w 三基色w 三补色w 颜色的三个基本特征量 亮度色调饱和度第16页/共160页2023/2/1017/22第1章 1.7*颜色视觉和色度学w 色度图 坐标轴中心点和边界点 任一颜色的表示w 色度图的使用 第17页/共160页2023/2/1018/22第1章 1.7*颜色视觉和色度学w 颜色模型 RGB模型HSI模型w RGB模型坐标w HSI模型坐标w 图象的RGB表示和HSI表示 第18页/共160页2023/2/1019/22第1章 1.7*颜色视觉和色度学w 颜色模型转换w 从RGB模型转换到HSI模型H对应角度w 从HSI模型转换到RGB模型 分三段 第19

7、页/共160页2023/2/1020/22第1章 本章要点1.1节 有关图象和象素的基本概念1.2节 图象技术的三个层次：图象处理、图象 分析和图象理解1.3节 图象表示方法和邻域的概念1.4节 图象显示设备和技术1.5节 图象存储器和图象文件格式1.6节 视觉基础和亮度知觉1.7节 颜色视觉和色度学 第20页/共160页2023/2/1021/22作者联系信息作者联系信息l通信地址：l办公地址：l办公电话：l传真号码：l电子邮件：l个人主页：第21页/共160页22/172023/2/10图象处理和分析基础图象处理和分析基础清华大学电子工程系清华大学电子工程系 100084 100084 北

8、京北京第22页/共160页23/172023/2/10第2章 图象采集技术 2.1采集装置和性能指标2.2成象变换和坐标变换2.3*摄象机校准2.4*立体图采集2.5*深度图采集2.6采样和量化 第23页/共160页24/172023/2/10第2章 2.1采集装置和性能指标w 采集装置 辐射敏感器件数字化器件w 采集装置示例 X光透视成象仪固态阵 第24页/共160页25/172023/2/10第2章 2.1采集装置和性能指标w CCD（电荷耦合器件）线扫描器面扫描器w CMOS传感器 光敏二极管型无源象素结构光敏二极管型有源象素结构光栅型有源象素结构 第25页/共160页26/172023

9、/2/10第2章 2.1采集装置和性能指标w 采集装置性能 (1)线性响应(2)灵敏度(3)信噪比(4)阴影（不均匀度）(5)快门速度(6)读取速率第26页/共160页27/172023/2/10第2章 2.1采集装置和性能指标w 灰度图采集流程 空间分辨率幅度分辨率w 感光单元的分布 图象浮散填充系数第27页/共160页28/172023/2/10第2章 2.2成象变换和坐标变换w 投影成象w 成象过程 世界坐标系统XYZ摄象机坐标系统xyz图象平面坐标系统xyw 成象变换w 齐次坐标 第28页/共160页29/172023/2/10第2章 2.2成象变换和坐标变换w 透视变换w 坐标变换

10、平移变换尺度变换旋转变换级连反变换 第29页/共160页30/172023/2/10第2章 2.3*摄象机校准w 坐标不重合时的投影成象w 成象变换分解 从世界坐标到摄象机坐标从摄象机坐标到图象平面坐标内部参数外部参数第30页/共160页31/172023/2/10第2章 2.3*摄象机校准w 摄象机校准 作用方法原理计算公式具体步骤第31页/共160页32/172023/2/10第2章 2.4*立体图采集w 3-D信息w 立体成象 光源采集器景物w 不同立体成象方式的特点 第32页/共160页33/172023/2/10第2章 2.4*立体图采集w 双目成象模型视差景物深度 第33页/共16

11、0页34/172023/2/10第2章 2.5*深度图采集w 深度图w 深度信息获取方法基于飞行时间的深度图获取基于幅度调制波相位差的深度图获取w 结构光获取深度信息系统结构深度与成象高度 第34页/共160页35/172023/2/10第2章 2.6采样和量化w 数字图象 空间离散化：采样幅度离散化：量化w 表达图象所需的数据量空间分辨率幅度分辨率计算公式 第35页/共160页36/172023/2/10第2章 2.6采样和量化w 图象质量与数据量 采样级数的影响量化级数的影响两者的综合作用 第36页/共160页37/172023/2/10第2章 本章要点2.1节 图象采集装置所包含的器件和

12、性能指标2.2节 成象变换和坐标变换的公式2.3节 摄象机校准的原理和步骤2.4节 立体图采集的原理和双目成象的方法2.5节 几种直接获取深度图象的方法2.6节 图象离散化中的采样和量化 第37页/共160页2023/2/1038/32图象处理和分析基础图象处理和分析基础大学电子工程系大学电子工程系第38页/共160页2023/2/1039/32第3章 图象变换技术 3.1傅里叶变换3.2傅里叶变换的性质3.3*快速傅里叶变换3.4 沃尔什变换3.5 哈达玛变换3.6离散余弦变换3.7*小波变换3.8*霍特林变换第39页/共160页2023/2/1040/32第3章 3.1 傅里叶变换w 变换

13、域处理w 1-D傅里叶变换f(x)f(0)，f(1)，f(2)，f(N 1)第40页/共160页2023/2/1041/32第3章 3.1 傅里叶变换w 频谱w 相位角w 功率谱 第41页/共160页2023/2/1042/32第3章 3.1 傅里叶变换w 2-D傅里叶变换 第42页/共160页2023/2/1043/32第3章 3.2 傅里叶变换的性质w 分离性 第43页/共160页2023/2/1044/32第3章 3.2 傅里叶变换的性质w 平移性 第44页/共160页2023/2/1045/32第3章 3.2 傅里叶变换的性质w 周期性和共扼对称性 第45页/共160页2023/2/1

14、046/32第3章 3.2 傅里叶变换的性质w 旋转性质 w 分配律 第46页/共160页2023/2/1047/32第3章 3.2 傅里叶变换的性质w 尺度变换 w 平均值 第47页/共160页2023/2/1048/32第3章 3.2 傅里叶变换的性质w 卷积定理 第48页/共160页2023/2/1049/32第3章 3.2 傅里叶变换的性质w 离散卷积 第49页/共160页2023/2/1050/32第3章 3.2 傅里叶变换的性质w 2-D卷积 第50页/共160页2023/2/1051/32第3章 3.3*快速傅里叶变换w 算法原理2-D 2次1-D傅里叶变换：乘法N次，加法N-1

15、次重复使用expj2ux/N快速傅里叶变换：乘法N log2N次加法(N-1)log2(N-1)次第51页/共160页2023/2/1052/32第3章 3.4 沃尔什变换w 可分离变换正变换和正向变换核反变换和反向变换核 第52页/共160页2023/2/1053/32第3章 3.4 沃尔什变换w 2-D可分离变换正变换和正向变换核反变换和反向变换核 第53页/共160页2023/2/1054/32第3章 3.4 沃尔什变换w 可分离变换性质可分离对称 第54页/共160页2023/2/1055/32第3章 3.4 沃尔什变换w 可分离变换矩阵表达 第55页/共160页2023/2/1056

16、/32第3章 3.4 沃尔什变换w 1-D沃尔什变换正变换和正向变换核反变换和反向变换核 第56页/共160页2023/2/1057/32第3章 3.4 沃尔什变换w 2-D沃尔什变换正变换和正向变换核反变换和反向变换核 第57页/共160页2023/2/1058/32第3章 3.5 哈达玛变换w 1-D哈达玛变换正变换和正向变换核反变换和反向变换核 第58页/共160页2023/2/1059/32第3章 3.5 哈达玛变换w 阶（序）列中符号变换的次数第59页/共160页2023/2/1060/32第3章 3.5 哈达玛变换w 2-D哈达玛变换正变换和正向变换核反变换和反向变换核 第60页/

17、共160页2023/2/1061/32第3章 3.5 哈达玛变换w 哈达玛矩阵的迭代第61页/共160页2023/2/1062/32第3章 3.6 离散余弦变换w 1-D离散余弦变换第62页/共160页2023/2/1063/32第3章 3.6 离散余弦变换w 2-D离散余弦变换第63页/共160页2023/2/1064/32第3章 3.7*小波变换w 小波实函数g(t)，其傅里叶变换满足w 小波基函数（积分核）第64页/共160页2023/2/1065/32第3章 3.7*小波变换w 小波变换对 第65页/共160页2023/2/1066/32第3章 3.7*小波变换w 小波变换特点时间-频

18、率都局部化w 小波分解多级分解可递归进行第66页/共160页2023/2/1067/32第3章 3.8*霍特林变换w 霍特林变换基于图象统计特性（特征值变换、主分量变换、离散KL变换）把输入图象看作一组随机矢量求取特征矢量进行变换解除图象数据相关第67页/共160页2023/2/1068/32第3章 本章要点3.1节 傅里叶变换的定义和变换公式及频谱显示3.2节 傅里叶变换的一些重要性质3.3节 快速傅里叶变换的算法原理3.4节 可分离变换的概念和沃尔什变换的特点3.5节 与沃尔什变换密切相关的哈达玛变换的特点3.6节 国际标准中得到广泛应用的离散余弦变换3.7节 近年得到广泛重视的小波变换3

19、.8节 基于图象统计特性的霍特林变换第68页/共160页2023/2/1069/21图象处理和分析基础图象处理和分析基础大学电子工程系大学电子工程系第69页/共160页2023/2/1070/21第4章 图象增强技术 4.1图象灰度映射4.2直方图均衡化4.3*直方图规定化4.4图象间算术和逻辑运算4.5空域滤波4.6频域低通滤波4.7频域高通滤波4.8*频域带通滤波和带阻滤波4.9*彩色图象增强第70页/共160页2023/2/1071/21第4章 4.1 图象灰度映射w 图象增强技术改善视觉效果w映射：改变象素灰度(1)图象求反(2)增强对比度(3)压缩动态范围第71页/共160页2023

20、/2/1072/21第4章 4.2 直方图均衡化w 直方图均衡化借助直方图变换实现灰度映射w 直方图1-D的离散函数提供了原图的灰度值分布情况图象的视觉效果和其直方图有对应关系改变直方图的形状可改善视觉效果第72页/共160页2023/2/1073/21第4章 4.2 直方图均衡化w 均衡化基本思想变换原始图的直方图为均匀分布增加象素灰度值的动态范围从而增强图象整体对比度w 增强函数(1)单值单增函数(2)变换前后灰度值动态范围一致第73页/共160页2023/2/1074/21第4章 4.2 直方图均衡化w 累积直方图w 直方图均衡化计算直方图图示计算列表效果第74页/共160页2023/2

21、/1075/21第4章 4.3*直方图规定化w 直方图规定化借助直方图变换实现规定的灰度映射w 直方图规定化步骤(1)对原始直方图进行灰度均衡化(2)规定需要的直方图，计算能使规定直方图均衡化的变换(3)将原始直方图对应映射到规定直方图第75页/共160页2023/2/1076/21第4章 4.3*直方图规定化w 直方图规定化计算直方图图示w 对应规则单映射规则组映射规则误差比较第76页/共160页2023/2/1077/21第4章 4.4 图象间算术和逻辑运算w 图象间运算算术运算一般用于灰度图象逻辑运算只用于二值图象w 邻域运算可借助模板实现第77页/共160页2023/2/1078/21

22、第4章 4.5 空域滤波w 空域滤波图象空间，邻域操作w 空域滤波方法分类 线性 非线性 平滑 锐化第78页/共160页2023/2/1079/21第4章 4.5 空域滤波w 模板卷积图象空间，邻域操作w 空域滤波方法 线性平滑滤波 非线性平滑滤波 线性锐化滤波 非线性锐化滤波第79页/共160页2023/2/1080/21第4章 4.6 频域低通滤波w 频域增强原理变换空间w 频域增强方法 计算图象的变换 在频域滤波 反变换回图象空间第80页/共160页2023/2/1081/21第4章 4.6 频域低通滤波w 理想低通滤波器 w 巴特沃斯低通滤波器 第81页/共160页2023/2/108

23、2/21第4章 4.7 频域高通滤波w 理想高通滤波器 w 巴特沃斯高通滤波器 第82页/共160页2023/2/1083/21第4章 4.8*频域带通和带阻滤波w 理想带阻滤波器第83页/共160页2023/2/1084/21第4章 4.8*频域带通和带阻滤波w 放射对称的理想带阻滤波器第84页/共160页2023/2/1085/21第4章 4.8*频域带通和带阻滤波w n 阶放射对称的巴特沃斯带阻滤波器w 带通滤波器第85页/共160页2023/2/1086/21第4章 4.9*彩色图象增强w 伪彩色增强(1)亮度切割(2)从灰度到彩色的变换(3)频域滤波第86页/共160页2023/2/

24、1087/21第4章 4.9*彩色图象增强w 真彩色增强基本步骤：(1)将R，G，B分量图转化为H，S，I分量图(2)利用对灰度图增强的方法增强其中的某个分量图(3)再将结果转换为R，G，B分量图第87页/共160页2023/2/1088/21第4章 本章要点4.1节 图象增强的基本概念和灰度映射增强的方法4.2节 图象直方图的计算和累积直方图增强的方法4.3节 直方图规定化原理和组映射增强优点4.4节 图象间的算术运算和逻辑运算4.5节 空域滤波的原理和方法4.6节 频域滤波的原理和频域低通滤波的方式方法4.7节 频域高通滤波的方式方法4.8节 频域带通滤波和带阻滤波的方式方法4.9节 图象

25、彩色增强和彩色图象增强的方式方法第88页/共160页89/212023/2/10图象处理和分析基础图象处理和分析基础大学电子工程系大学电子工程系第89页/共160页90/212023/2/10第5章 图象编码技术 5.1数据冗余和压缩5.2图象保真度5.3无失真编码定理5.4哈夫曼编码5.5*算术编码5.6*位平面编码5.7无损预测编码5.8有损预测编码5.9变换编码第90页/共160页91/212023/2/10第5章 5.1 数据冗余和压缩w 图象编码数据和信息数据压缩图象编解码过程 压缩率第91页/共160页92/212023/2/10第5章 5.1 数据冗余和压缩w 数据冗余(1)象素

26、相关冗余空间冗余，几何冗余(2)编码冗余与概率特性有关(3)心理视觉冗余与主观感觉有关第92页/共160页93/212023/2/10第5章 5.2 图象保真度w 图象保真度信息保存型信息损失型描述解码图象相对于原始图象的偏离程度对信息损失的测度第93页/共160页94/212023/2/10第5章 5.2 图象保真度w 客观保真度准则用编码输入图与解码输出图的某个确定函数表示损失的信息量便于计算或测量w 主观保真度准则用主观的方法来测量图象的质量应用不方便第94页/共160页95/212023/2/10第5章 5.3 无失真编码定理w 信息信息可用数学定量地描述w 比特信息的单位w 信源用信

27、源符号集和符号概率描述第95页/共160页96/212023/2/10第5章 5.3 无失真编码定理w 信源熵平均信息，信源的不确定性w 无失真编码定理零记忆信源编码可达到的最小平均码字长度第96页/共160页97/212023/2/10第5章 5.4 哈夫曼编码w 减少编码冗余变长编码w 哈夫曼编码信源消减对每个信源符号赋值w 哈夫曼码特点第97页/共160页98/212023/2/10第5章 5.4 哈夫曼编码w 哈夫曼码改型亚最优牺牲编码效率来换取编码速度w 截断哈夫曼码只一部分用哈夫曼编码w 平移哈夫曼码分组用哈夫曼编码第98页/共160页99/212023/2/10第5章 5.5*算

28、术编码w 算术编码从整个符号序列出发采用递推形式连续编码只需用到加法和移位运算(2)即时码(3)唯一可解码第99页/共160页100/212023/2/10第5章 5.6*位平面编码w 位平面编码将灰度图分解为位面对各个位面分别编码w 位平面分解二值位面图灰度码位面图第100页/共160页101/212023/2/10第5章 5.6*位平面编码w 游程编码1-D游程编码将连续的游程用游程的长度来编码用变长码对游程的长度编码2-D游程编码相对地址编码跟踪游程的起始和终结的过渡点第101页/共160页102/212023/2/10第5章 5.7 无损预测编码w 预测编码消除象素间的冗余象素间的相关

29、性使预测成为可能预测误差：解压序列：第102页/共160页103/212023/2/10第5章 5.7 无损预测编码w 预测编码减少了动态范围线性预测：1-D线性预测：一阶1-D线性预测：第103页/共160页104/212023/2/10第5章 5.8 有损预测编码w 预测编码无损预测编码有损预测编码w 有损预测编码德尔塔调制方法 第104页/共160页105/212023/2/10第5章 5.8 有损预测编码w 最优预测差值脉冲码调制法w 最优量化最小均方量化误差 第105页/共160页106/212023/2/10第5章 5.9 变换编码w 方法分类预测编码：空域方法变换编码：频域方法w

30、 变换编码(1)构造子图象子图象尺寸影响第106页/共160页107/212023/2/10第5章 5.9 变换编码w 变换编码(2)变换变换的选择(3)量化分区编码阈值编码(4)符号编码第107页/共160页108/212023/2/10第5章 本章要点5.1节 数据冗余的概念和图象压缩的原理5.2节 图象保真度的概念和主客观保真度准则5.3节 信息量和熵的概念及无失真编码定理5.4节 哈夫曼编码的方法步骤和其简化方式5.5节 算术编解码的原理方法5.6节 位平面的概念和基于位平面的编码方法5.7节 预测编码的原理和无损预测方法5.8节 有损预测编码的方法和会产生的问题5.9节 变换编码的原

31、理和方法第108页/共160页109/192023/2/10图象处理和分析基础图象处理和分析基础清华大学电子工程系清华大学电子工程系 100084 100084 北京北京第109页/共160页110/192023/2/10第6章 图象分割技术 6.1图象分割定义和方法分类6.2边缘检测6.3*轮廓跟踪和图搜索6.4阈值分割6.5*基于变换直方图选取阈值6.6 空间聚类6.7区域生长6.8*彩色图象分割第110页/共160页111/192023/2/10第6章 6.1 图象分割定义和方法分类w 图象分割目标，背景分离区域，提取目标研究热点严格定义第111页/共160页112/192023/2/1

32、0第6章 6.1 图象分割定义和方法分类w 图象分割算法分类不连续性和相似性并行策略处理和串行策略处理 并行边界类 串行边界类 并行区域类 串行区域类第112页/共160页113/192023/2/10第6章 6.2 边缘检测w 边缘灰度值不连续的结果可利用导数方便地检测常用一阶和二阶导数来检测w 边缘检测算子(1)梯度算子（一阶）(2)拉普拉斯算子（二阶）第113页/共160页114/192023/2/10第6章 6.2 边缘检测w 算子计算利用模板卷积梯度算子大小方向拉普拉斯算子马尔算子（拉普拉斯-高斯）第114页/共160页115/192023/2/10第6章 6.3 轮廓跟踪和图搜索w

33、 基于边缘的图象分割(1)检测边缘点(2)连接成封闭边缘轮廓跟踪图搜索法第115页/共160页116/192023/2/10第6章 6.4 阈值分割w 阈值分割方法 并行区域类图象模型取阈值分割步骤单阈值分割图象第116页/共160页117/192023/2/10第6章 6.4 阈值分割w 阈值选取方法(1)极小值点阈值(2)最优阈值目标和背景均高斯分布最小误差阈值(3)迭代阈值阈值处在与区域重心成反比的位置第117页/共160页118/192023/2/10第6章 6.5*基于变换直方图选取阈值w 直方图变换利用邻域性质变换原来的直方图 低梯度值象素的直方图峰之间的谷比原直方图深 高梯度值象

34、素的直方图峰由原直方图的谷转化而来第118页/共160页119/192023/2/10第6章 6.5*基于变换直方图选取阈值w 灰度-梯度散射图2-D直方图1个轴是灰度值轴1个轴是梯度值轴典型示例目标，背景聚类第119页/共160页120/192023/2/10第6章 6.6*空间聚类w 阈值分割概念的推广全局的方法特征值对应特征空间点直方图象素灰度为特征灰度-梯度散射图象素灰度和梯度为特征第120页/共160页121/192023/2/10第6章 6.6*空间聚类w K-均值聚类优化的方法将特征点赋给均值离它最近的类w ISODATA聚类迭代的方法调整聚类模式的平均值第121页/共160页1

35、22/192023/2/10第6章 6.7 区域生长w 区域生长 串行区域类基本思想：将相似象素结合起来构成区域基本步骤：(1)选择区域的种子象素(2)确定将相邻象素包括进来的准则(3)制定生长停止的规则第122页/共160页123/192023/2/10第6章 6.7 区域生长w 生长准则基于区域灰度差关键是灰度差阈值基于区域间平均灰度差利用平均灰度连通性第123页/共160页124/192023/2/10第6章 6.8*彩色图象分割w 彩色空间RGB彩色空间物理意义明确但缺乏直感线性变换为3个正交特征HSI彩色空间接近人眼的视觉生理特性第124页/共160页125/192023/2/10第

36、6章 6.8*彩色图象分割w 分割策略3-D空间聚类由粗到细 将1个3-D转化为3个1-D先利用 S 来分割再分别用 H 和 I 分割最后结合结果第125页/共160页126/192023/2/10第6章 本章要点6.1节 图象分割定义和方法分类6.2节 边缘检测原理和方法6.3节 轮廓跟踪原理和图搜索方法6.4节 阈值分割原理和基于直方图选取阈值的方法6.5节 通过直方图变换改进阈值选取的原理和方法6.6节 特征空间聚类分割的原理6.7节 区域生长分割方法的原理6.8节 彩色图象分割的原理和方法第126页/共160页127/182023/2/10图象处理和分析基础图象处理和分析基础大学电子工

37、程系大学电子工程系第127页/共160页128/182023/2/10第7章 目标表达和描述技术 7.1轮廓的链码表达7.2轮廓线段的近似表达7.3 目标的层次表达7.4*目标的骨架表达7.5*运动的表达7.6*目标轮廓的傅里叶描述7.7*目标轮廓的小波描述第128页/共160页129/182023/2/10第7章 7.1 轮廓的链码表达w 目标表达 内部表达 外部表达w 链码表达 特定长度（固定）方向数目有限第129页/共160页130/182023/2/10第7章 7.1 轮廓的链码表达w 链码 4-方向链码 8-方向链码w 链码归一化 起点归一化 旋转归一化第130页/共160页131/

38、182023/2/10第7章 7.2 轮廓线段的近似表达w 多边形近似逼近轮廓 抗干扰 省数据量w 常用方法(1)基于收缩的最小周长多边形(2)基于聚合的最小均方误差线段逼近(3)基于分裂的最小均方误差线段逼近第131页/共160页132/182023/2/10第7章 7.3 目标的层次表达w 基本思路分层分解利用金字塔式的数据结构w 常用方法(1)四叉树表达法(2)二叉树表达法第132页/共160页133/182023/2/10第7章 7.3 目标的层次表达w 四叉树表达法每次将图象一分为四树结构，结点数目：四叉树的建立四叉树的优点第133页/共160页134/182023/2/10第7章

39、7.3 目标的层次表达w 二叉树表达法每次将图象一分为二树结构，结点数目：二叉树的特点第134页/共160页135/182023/2/10第7章 7.4*目标的骨架表达w 骨架表达法简化的区域表达方法细化技术中轴变换骨架和骨架点与轮廓点距离最小由骨架可恢复出原始区域第135页/共160页136/182023/2/10第7章 7.4*目标的骨架表达w 二值目标区域骨架算法轮廓点8-邻域迭代算法第136页/共160页137/182023/2/10第7章 7.5*运动的表达w 运动视频/序列图象所特有(1)前景运动（局部运动）场景中目标的自身运动(2)背景运动（全局运动）由摄象机的运动所造成第137

40、页/共160页138/182023/2/10第7章 7.5*运动的表达w 运动表达借助运动矢量场图象分块有起点无箭头的线段全局运动表达局部运动表达对全局运动给予补偿第138页/共160页139/182023/2/10第7章 7.6*目标轮廓的傅里叶描述w 傅里叶描述符将XY平面中的曲线段转化为复平面上的1个点序列将2-D的问题简化为1-D的问题将序列进行傅里叶变换取傅里叶变换系数描述轮廓第139页/共160页140/182023/2/10第7章 7.6*目标轮廓的傅里叶描述w 傅里叶描述符影响傅里叶描述的因素轮廓平移轮廓旋转轮廓尺度变化轮廓计算起点第140页/共160页141/182023/2

41、/10第7章 7.7*目标轮廓的小波描述w 小波描述符将轮廓序列进行小波变换取小波变换系数描述轮廓具有唯一性描述符和轮廓一一对应具有可比较性可借助内积定义两个轮廓描述之间的距离以判别轮廓的相似程度第141页/共160页142/182023/2/10第7章 7.7*目标轮廓的小波描述w 小波描述符优点与傅里叶描述符比较：能描述轮廓局部变化有较高的轮廓描述精度第142页/共160页143/182023/2/10第7章 本章要点7.1节 轮廓的链码表达和链码归一化方法7.2节 轮廓的多边形表达和获取多边形的方法7.3节 目标区域的层次表达原理和常见方法7.4节 目标区域的骨架表达和求取方法7.5节

42、全局运动和局部运动的表达方法7.6节 目标轮廓的傅里叶描述方法7.7节 目标轮廓的小波描述方法第143页/共160页144/172023/2/10图象处理和分析基础图象处理和分析基础大学电子工程系大学电子工程系第144页/共160页145/172023/2/10第8章 特征测量技术 8.1轮廓基本参数及测量8.2区域基本参数及测量8.3 区域形状参数及测量8.4*区域纹理参数及测量8.5*轮廓矩和区域矩8.6*特征测量的精确度第145页/共160页146/172023/2/10第8章 8.1 轮廓基本参数及测量w 轮廓参数对应外部表达特征：描述参数w 轮廓基本参数轮廓长度（区域周长）轮廓直径（

43、与区域尺寸有关）斜率、曲率、角点（局部特性）第146页/共160页147/172023/2/10第8章 8.1 轮廓基本参数及测量w 轮廓长度计算4-方向连通轮廓 B48-方向连通轮廓 B8w 轮廓直径计算轮廓主轴w 斜率、曲率斜率表示轮廓上各点的指向曲率表示轮廓点沿轮廓方向变化的情况第147页/共160页148/172023/2/10第8章 8.2 区域基本参数及测量w 区域面积基于对象素个数的计数w 区域重心基于区域所有象素计算w 区域密度需结合灰度图和分割图第148页/共160页149/172023/2/10第8章 8.2 区域基本参数及测量w 拓扑描述符拓扑学的研究内容拓扑性质：与距离

44、无关w 欧拉数描述区域的连通性第149页/共160页150/172023/2/10第8章 8.3 区域形状参数及测量w 形状参数基于周长和面积描述了区域的紧凑性w 偏心率利用整个区域的所有象素描述了区域的紧凑性第150页/共160页151/172023/2/10第8章 8.3 区域形状参数及测量w 球状性基于区域内切圆和外接圆区域为圆时其值达到最大w 圆形性利用所有轮廓点区域趋向圆时其值趋于无穷第151页/共160页152/172023/2/10第8章 8.4*区域纹理参数及测量w 纹理一个常用概念，但尚无正式定义对应平滑、稀疏、规则性等w 纹理描述方法(1)统计法(2)结构法(3)频谱法第1

45、52页/共160页153/172023/2/10第8章 8.4*区域纹理参数及测量w 统计法借助共生矩阵表达空间信息利用位置算子计算w 纹理描述符对共生矩阵的统计14个描述符第153页/共160页154/172023/2/10第8章 8.5*轮廓矩和区域矩w 矩一种基于统计的描述利用被描述的所有象素性质与空间的绝对位置无关w 轮廓矩将目标轮廓表示成1个1-D函数用矩来定量描述该函数第154页/共160页155/172023/2/10第8章 8.5*轮廓矩和区域矩w 区域矩用所有属于区域内的点计算出来中心矩归一化中心矩 对平移、旋转和尺度变换不变的矩区域轮廓的不变矩第155页/共160页156/

46、172023/2/10第8章 8.6*特征测量的精确度w 测量从数字化的数据出发，精确地估计产生这些数据的原始模拟量的性质w 影响测量精确度的因素(1)客观物体本身参数或特征的自然变化(2)图象量化过程的影响(3)不同的图象处理和分析手段第156页/共160页157/172023/2/10第8章 8.6*特征测量的精确度w 影响测量精确度的因素（续）(4)不同的测量方法和计算公式(5)图象加工过程中噪声等干扰的影响w 测量误差(1)精确度：无偏估计(2)准确度：一致估计第157页/共160页158/172023/2/10第8章 8.6*特征测量的精确度w 距离测量链码长度的计算通式误差量度不同长度计算公式的比较第158页/共160页159/172023/2/10第8章 本章要点8.1节 轮廓的基本参数和测量公式8.2节 区域的基本参数和测量公式8.3节 区域形状的描述参数和测量公式8.4节 区域纹理的描述参数和测量公式8.5节 用矩描述轮廓和区域的方法和特点8.6节 影响特征测量精确度的因素比较不同线段长度的计算公式第159页/共160页2023/2/10ZYJ-TH-EE-IE160/22感谢您的观看。第160页/共160页