DVIP表示与描述概述.ppt

第13章 表示与描述 Representation and Description 表示与描述 在将一幅图像分割成不同区域后，经常需要使用一种更适合于计算机进一步处理的形式，对得到的分割像素集合进行表示和描述。 基本上，表示一个区域包括两种选择： 可以用其外部特征来表示区域（如它的边界） 当关注的重点是形状特征时，例如长度、连接端点的直线方向以及边界上的凹陷的数目等，可选择一种外部表示； 可以用其内部特征来表示区域（如组成区域的像素） 当关注的重点是内部属性时，例如颜色和纹理等，可选择一种内部表示； 有时，需要同时使用这两种表示。 无论哪种情形，作为描绘子的特征都应该对大小、平移和旋转等不敏感。 本章内容 表示 边界追踪 链码 具有最小周长的多边形近似 其它多边形近似方法 标记图 边界线段 骨架 边界描绘子 区域描绘子 使用主分量进行描绘 关系描绘子 表示 上一章中讨论的分割技术生成原始数据，以形成沿着边界或处于区域内部的像素。 尽管这些数据有时直接用于获得描述子，比如确定区域纹理时，但标准的做法是，使用某种方案将分割后的数据精简为便于描绘子计算的表示。 在本节中，将讨论各种表示方法。 边界追踪 链码 具有最小周长的多边形近似 其它多边形近似方法 标记图 边界线段 骨架 表示—链码 链码用于表示由顺次连接的具有指定长度和方向的直线段组成的边界线。 在典型的情况下，这种表示方法基于这些线段的 4 或 8 连接，每一段的方向使用数字编号表示，如下图所示。以这种方向性数字序列表示的编码称为弗雷曼链码 (Freeman Chain Code)。 表示—链码 数字图像通常以一种网格形式来获取或处理。在这种网格形式中，x 和 y 方向的间距相等。 链码可以通过在网格中追踪一个边界产生，即以顺时针方向沿着边界线，对连接每对像素的线段赋予一个方向的方法产生。 但有两个原因，通常无法采用这种方法： 得到的链码往往太长 噪声或是边界线段的缺陷，都会导致编码的变化，而这种变化与边界的主要形状特性可能不相关。 经常用来防止产生上述问题的一种方法是，选择更大间隔的网格对边界进行重新取样，如下图 a 所示。 表示—链码 更大网格间距重新取样； 当边界穿过网格时，将一个边界点赋给网格的一个节点，具体取决于原始边界与该节点的接近程度，如图 b 所示； 按这种方法得到的重取样边界可用 4 向或 8 向链码表示。从 8 链码转换为 4 链码，或者反之，都是一件简单的事情。起始点位于边界的左上角处，8 链码为 0766….12。 编码表示的精度取取决于取样网格的间距。 表示—链码 边界的链码取决于起始点，但可以通过一个简单的过程实现链码起始点的归一化： 将链码看做方向编号的循环序列，并重新定义起始点，得到方向编号序列的最小整数值； 也可用链码的一次差分代替链码本身进行归一化，以便适应旋转变化（称为旋转归一化，4 或 8 方向整数倍的旋转角度）。 计算链码中相邻两个直线段按顺时针或逆时针改变的方向数。 表示—链码 Freeman 链码举例 570×570像素的嵌入环形笔画的 8bit 噪声灰度图像，目的是得到最小值整数的 Freeman 链码和最大物体外部边界的一次差分； 9×9 模板均值平滑后的图像； Otsu 全局阈值处理的结果，注意，区域数量减少到两个 (其中一个区域是一个点)，从而大大简化了问题； 表示—具有最小周长的多边形近似 数字边界可以用多边形以任意精确性来近似。对一条闭合曲线，当多边形的边数等于边界上的点数时，这种近似是精确的。此时，每对相邻的点定义了多边形的一条边。 多边形近似的目的是使用尽量少的边数来获得给定边界的基本形状。通常该问题不易求解，求解过程会转化为耗时的迭代搜索。 几种适度复杂的多边形近似技术还是很适合图像处理应用的。 最小周长多边形（Minimum Perimeter Polygon，MPP），是最有吸引力的技术。 聚合技术 拆分技术 表示—具有最小周长的多边形近似 直观解释 假设用一系列彼此连接的单元将一条边界包住，如左图a所示。 这条由单元组成的包围圈看起来像边界内外的两面墙，将边界想象为一条包围在墙中的橡皮条。如果允许橡皮条收缩，橡皮条会受到内外墙的约束，最终收缩会生成一个具有最小周长的多边形，如左图b，它被限制在单元墙封闭的区域内。 注意，在图中，所有 MPP 的顶点与内墙或外墙的角点一致。 表示—聚合技术 基于平均误差或其它准则的聚合技术已经应用于多边形近似问题。 一种方法 沿着边界线寻找聚合点，直到拟合这些聚合点的直线的最小均方误差超过一个预设的阈值，这时存储该直线的参数； 将误差设为零，重复该过程，沿边界聚合新的点，知道误差再次超过预设的阈值； 最后，相邻线段的交点构成多边形的顶点。 主要难点： 得到的近似顶点并不