数字图像处理-第十章.pptx
《数字图像处理-第十章.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《数字图像处理-第十章.pptx(84页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、Chapter 10Chapter 10Image SegmentationImage Segmentation 10.1 10.1 间断检测间断检测10.1 间断检测 介绍检测图像中3种基本类型的问题技术:点、线、边缘。响应 第1页/共84页Chapter 10Chapter 10Image SegmentationImage Segmentation 10.1 10.1 间断检测间断检测10.1.1 点检测 孤立点的检测:和为0,故常数区域模板响应为0 例子见P461,例10.1 第2页/共84页Chapter 10Chapter 10Image SegmentationImage Seg
2、mentation 10.1 10.1 间断检测间断检测10.1.2 线检测考虑上述四个模板(R1,R2,R3,R4),将4个模板分别应用于一幅图像,如果 则该点在i方向上的线更相关。例子见P462例10.2 第3页/共84页Chapter 10Chapter 10Image SegmentationImage Segmentation 10.1 10.1 间断检测间断检测例10.2第4页/共84页Chapter 10Chapter 10Image SegmentationImage Segmentation 10.1 10.1 间断检测间断检测10.1.3 边缘检测 本节讨论实现一阶和二阶数
3、字导数检测边缘的方法 基本说明 边缘:“局部”概念 边界:“整体性”概念 首先对边缘建模,参见图10.5和图10.6:第5页/共84页Chapter 10Chapter 10Image SegmentationImage Segmentation 10.1 10.1 间断检测间断检测图10.5:第6页/共84页Chapter 10Chapter 10Image SegmentationImage Segmentation 10.1 10.1 间断检测间断检测图10.6:第7页/共84页Chapter 10Chapter 10Image SegmentationImage Segmentatio
4、n 10.1 10.1 间断检测间断检测 一阶导数:检测边缘点 二阶导数:判断边缘像素在边缘亮的一边,还是暗的一边 P465 例10.3有噪声的边缘附近一阶和二阶导数性质:第8页/共84页Chapter 10Chapter 10Image SegmentationImage Segmentation 10.1 10.1 间断检测间断检测 结论:二阶导数对噪声更为敏感 边缘:一阶导数最大:用梯度计算 二阶导数为0:拉氏算子梯度算子:定义:梯度向量指向f变化率最大方向。大小:代表 在(x,y)处方向角。边缘在(x,y)处方向与此点梯度向量方向垂直。第9页/共84页Chapter 10Chapter
5、 10Image SegmentationImage Segmentation 10.1 10.1 间断检测间断检测简化实现方法:Roberts交叉梯度算子:为22模板-100-10+110Roberts-1-1-1-101-1-2-1-101000-101000-202111-101121-101 RrewittSobel第10页/共84页Chapter 10Chapter 10Image SegmentationImage Segmentation 10.1 10.1 间断检测间断检测011-1-10012-2-10-101-10-1-101-101-1-100-1-1-2-10012 对
6、角线方向Prewitt 对角线Sobel P469例10.4对梯度及分量进行了说明:详见图10.10、10.11、10.12(下面三页):第11页/共84页Chapter 10Chapter 10Image SegmentationImage Segmentation 10.1 10.1 间断检测间断检测梯度算子:第12页/共84页Chapter 10Chapter 10Image SegmentationImage Segmentation 10.1 10.1 间断检测间断检测梯度算子:第13页/共84页Chapter 10Chapter 10Image SegmentationImage
7、Segmentation 10.1 10.1 间断检测间断检测梯度算子:第14页/共84页Chapter 10Chapter 10Image SegmentationImage Segmentation 10.1 10.1 间断检测间断检测拉普拉斯算子 实际:或:对分别以90和45为增量的旋转变换,是各向同性的。第15页/共84页Chapter 10Chapter 10Image SegmentationImage Segmentation 10.1 10.1 间断检测间断检测 拉氏算子一般不直接用于边缘检测,原因:噪声敏感性,不能检测边缘方向 解决方法:平滑滤波 高斯函数:是标准差。以此作滤
8、波函数(作卷积)令:(f为图像)即用 与图像作卷积 第16页/共84页Chapter 10Chapter 10Image SegmentationImage Segmentation 10.1 10.1 间断检测间断检测图像见图10.14。第17页/共84页Chapter 10Chapter 10Image SegmentationImage Segmentation 10.1 10.1 间断检测间断检测 此算子叫LoG算子,模板见上页图10.14(d)例10.5通过零交叉寻找边缘 第18页/共84页Chapter 10Chapter 10Image SegmentationImage Seg
9、mentation 10.1 10.1 间断检测间断检测 结果:零交叉点图像中的边缘比梯度边缘细 存在“空心粉效应”具有抑制噪声能力,和抗干扰能力。第19页/共84页Chapter 10Chapter 10Image SegmentationImage Segmentation 10.2 10.2 边缘连接和边界检测边缘连接和边界检测10.2 边缘连接和边界检测 上节谈到的边缘检测技术常子由于噪声,不均匀照明等原因,而产生线现象。使用连接过程将边缘像素合成有意义的边缘。第20页/共84页Chapter 10Chapter 10Image SegmentationImage Segmentati
10、on 10.2 10.2 边缘连接和边界检测边缘连接和边界检测10.2.1 局部处理 最简单的方法是分析(x,y)的一个小邻域内的像素点,“特性”相似点连接起来,边缘像素相似性的两个主要性质:(1)梯度响应强度(2)梯度向量方向 领域内坐标为 的边缘像素,在幅度上相似于 处的像素。梯度向量方向 以上两条都注意,则连接 及 具体例子见例10.6。第21页/共84页Chapter 10Chapter 10Image SegmentationImage Segmentation 10.2 10.2 边缘连接和边界检测边缘连接和边界检测例10.6第22页/共84页Chapter 10Chapter 1
11、0Image SegmentationImage Segmentation 10.2 10.2 边缘连接和边界检测边缘连接和边界检测10.2.2 通过霍夫变换进行整体处理 参见下图(1):第23页/共84页Chapter 10Chapter 10Image SegmentationImage Segmentation 10.2 10.2 边缘连接和边界检测边缘连接和边界检测10.2.2 通过霍夫变换进行整体处理 参见下图(2):第24页/共84页Chapter 10Chapter 10Image SegmentationImage Segmentation 10.2 10.2 边缘连接和边界检
12、测边缘连接和边界检测如何提取直线呢?直线方程:写成:在参考平面ab中,对应一条直线,即点()直线(X-Y面内)ab平面的点,在ab平面中,交点O对应着过()及()的直线。原因:过()可作无数条直线,但所有这些直线的斜率和截距应满足直线1,同样()也是如此,而过(),()的直线W是“共线”,其对应的斜率截距一定一样,故对应于ab平面两直线交点。位于(i,j)位置单元设置累加计数器A()(开始时清零)。对图像中 一点,令参数a分别等于a上的每个细分值,计算出b。第25页/共84页Chapter 10Chapter 10Image SegmentationImage Segmentation 10.
13、2 10.2 边缘连接和边界检测边缘连接和边界检测如何提取直线呢?(续)执行 继续计算。最后查看各计数器情况,即可找出感兴趣的直线。存在的问题:当直线接近垂直时,斜率无穷大,可采用极坐标方程:第26页/共84页Chapter 10Chapter 10Image SegmentationImage Segmentation 10.2 10.2 边缘连接和边界检测边缘连接和边界检测例10.7对霍大变换进行了说明:第27页/共84页Chapter 10Chapter 10Image SegmentationImage Segmentation 10.2 10.2 边缘连接和边界检测边缘连接和边界检测
14、霍夫变换同样适应于任何形式的函数 ,v坐标向量 c系数向量 例如:圆 ,累加器变为三维的:基于霍大变换的连接方法:计算梯度设门限二值图像 平面再细分像素高度集中的累加器 第28页/共84页Chapter 10Chapter 10Image SegmentationImage Segmentation 10.2 10.2 边缘连接和边界检测边缘连接和边界检测例子:例10.8 第29页/共84页Chapter 10Chapter 10Image SegmentationImage Segmentation 10.2 10.2 边缘连接和边界检测边缘连接和边界检测10.2.3 通过图论技术进行全局处
15、理 利于图形方式完成边缘连接。先定义些基本概念:可以先参见图10.22说明不同走向:第30页/共84页Chapter 10Chapter 10Image SegmentationImage Segmentation 10.2 10.2 边缘连接和边界检测边缘连接和边界检测参见图10.24:第31页/共84页Chapter 10Chapter 10Image SegmentationImage Segmentation 10.2 10.2 边缘连接和边界检测边缘连接和边界检测 定义图形G(N,U)是有限非空节点集合N+无序点对集合U,U中 对()叫作一条弧,、为节点。如果弧从节点 指向 ,则 为
16、后继节点,为父节点。被指出了弧的图叫指向图 定义开销C(),它与弧 联系。节点序列 ,叫从 到 的路径。整条路径的开销:是 的后继节点。第32页/共84页Chapter 10Chapter 10Image SegmentationImage Segmentation 10.2 10.2 边缘连接和边界检测边缘连接和边界检测边缘像素:由 来定义 图10.23说明把刚才的概念如何用于边缘检测 第33页/共84页Chapter 10Chapter 10Image SegmentationImage Segmentation 10.2 10.2 边缘连接和边界检测边缘连接和边界检测 每个边缘像素有个相
17、应的开销:H为图像中最高灰度级。按惯例,P点位于边缘像素追踪方向的右手一边。p、q是四邻接的。图10.24中:每个矩形边缘像素,如果前后紧随的两个相应的边缘像素是同一边缘的一部分,则两个节点间存在一条弧。通过寻找最小开销路径,进行边缘连接。为减少搜索工作量,可采用试探的方法,具体步骤见P481。第34页/共84页Chapter 10Chapter 10Image SegmentationImage Segmentation 10.2 10.2 边缘连接和边界检测边缘连接和边界检测例子见P482例10.9第35页/共84页Chapter 10Chapter 10Image Segmentatio
18、nImage Segmentation 10.3 10.3 门限处理门限处理10.3 门限处理 10.3.1 基础 参见图10.26 第36页/共84页Chapter 10Chapter 10Image SegmentationImage Segmentation 10.3 10.3 门限处理门限处理可以把门限处理看作下列形式函数T的一种操作 ,p(x,y):局部性质,如:平均灰度最后:第37页/共84页Chapter 10Chapter 10Image SegmentationImage Segmentation 10.3 10.3 门限处理门限处理10.3.2 照度(明)的作用 反对率 照
19、度(明)参见右图图10.27 照度不均匀,难以分割。第38页/共84页Chapter 10Chapter 10Image SegmentationImage Segmentation 10.3 10.3 门限处理门限处理 的直方图是 和 的直方图卷积,如果 为常数(均匀照明),则 为常数,其直方图是一个尖峰(脉冲)。可函数与任何函数卷积,结果不变(直方图不变)否则,卷积后,直方图发生变化。补偿均匀性的方法是:照明投射到一均匀白色反对面上,生成一幅图像:的门限为T,门限为 。第39页/共84页Chapter 10Chapter 10Image SegmentationImage Segmenta
20、tion 10.3 10.3 门限处理门限处理10.3.3 基本全局门限 采用一门限进行判别。例子见P415 例10.10。第40页/共84页Chapter 10Chapter 10Image SegmentationImage Segmentation 10.3 10.3 门限处理门限处理自动门限的获得:选一个T的初值用T分割图像,分成了两类像素对区域G1,G2计算平均灰度新门限 重复,直至T值变化小于T。第41页/共84页Chapter 10Chapter 10Image SegmentationImage Segmentation 10.3 10.3 门限处理门限处理 例10.11:全局
21、门限分割 第42页/共84页Chapter 10Chapter 10Image SegmentationImage Segmentation 10.3 10.3 门限处理门限处理10.3.4 基本自适应门限 当照明不均匀时,易使全局门限失效。一种解决办法是将图像进一步细分为子图像,并对不同的子图像使用不同门限进行分割。P427例10.12为基本的自适门限处理。第43页/共84页Chapter 10Chapter 10Image SegmentationImage Segmentation 10.3 10.3 门限处理门限处理图10.30 第44页/共84页Chapter 10Chapter 1
22、0Image SegmentationImage Segmentation 10.3 10.3 门限处理门限处理图10.31 第45页/共84页Chapter 10Chapter 10Image SegmentationImage Segmentation 10.3 10.3 门限处理门限处理10.3.5 最佳全局和自适应门限 本节讨论一种产生最小平均分割误差的门限估计法。假设一幅图像仅包含两个主要灰度级区域,直方图可以看作对分布的概率密度函数(PDF)的估计P(z)。参见P490图10.32 第46页/共84页Chapter 10Chapter 10Image SegmentationIma
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 数字图像 处理 第十
限制150内