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文章关键词:永利皇宫登录网址,形状特征

  形状特征 报告人:林云玫 报告时间:2013.12.17 形状特征的描述 边缘检测 上下文形状描述符(shape context) 1.形状特征的描述 ? 二维图像中,形状通常被认为是一条封闭 的轮廓曲线所包围的区域。 ? 形状的常用描述方法 – 基于轮廓的:利用形状的外部边缘; – 基于区域的:利用形状的全部区域。 1.1基于轮廓的描述 1.1.1 基于空间域的描述 1、链码 2、周长 3、斜率、曲率和角点 4、基于多边形的特征参数 1.1.2 基于变换域的描述 5、傅里叶描述子 6、小波轮廓描述符 1.链码 ? 链码描述 链码是一组的代码 用来表示各边界点像素的坐标 ? 链码的优点 有利于有关形状特征的计算 有利于节省存储空间 1.链码 ?用于描述曲线的方向链码法是由Freeman提出的, ?该方法采用曲线起始点的坐标和斜率(方向) 来表示曲线。 对于离散的数字图像而言,区域的边界轮廓可理解为相邻 边界像素之间的单元连线逐段相连而成。 ?对于图像某像素的8-邻域,把该像素和其8-邻域的各像 素连线方向按八链码原理图所示进行编码,用0,1,2, 3,4, 5,6,7表示8个方向,这种代码称为方向码。 八链码原理图 八链码例子 八链码原理图 ? 八链码例子图为一条封闭曲线,若以 s为起始点,按逆时 针的方向编码,所构成的链码为 ,若 按顺时针方向编码,则得到链码与逆时针方向的编码不同。 ? 边界链码具有行进的方向性,在具体使用时必须加以注意。 2.周长 ?周长L是用相邻边缘点间距离之和来表示。 ?采用不同的距离公式,周长L的计算不同。 常用的有两种: 1、欧式距离:在区域的边界像素中,设某像素与其水 平或垂直方向上相邻边缘像素间的距离为1,倾斜方向上相 邻边缘像素间的距离为 。周长就是这些像素间距离的总 和。这种方法计算的周长与实际周长相符,因而计算精度比 较高。 2、8邻域距离:累加边缘点数即可得到周长,这种方 法与实际周长间有差异。 2.周长 根据这两种计算周长的方式,以上区域的周长分 别是 和22。永利皇宫登录网址 3.斜率、曲率和角点 ? 斜率(slope)能表示轮廓上各点的指向; ? 曲率(curvature)是斜率的改变率,它描 述了轮廓上各点沿轮廓方向变化的情况。 – 在1个给定的轮廓点,曲率的符号描述了轮廓 在该点的凹凸性。 ?如果曲率大于零,则曲线凹向朝着该点法线的正向。 ?如果曲率小于零,则曲线凹向朝着该点法线的负向。 ? 曲率的局部极值点称为角点。 4.基于多边形的特征参数 ? 多边形的特征参数主要有顶点数、凹点数、 内角分布等。 – (a)多边形的顶点数、凹点数和凸点数 ? 多边形的顶点数表明了多边形的复杂程度 ? 多边形的凹凸点比例反映了物体边界的齿状情况。 – (b)多边形的内角 ? 分布在(0°,180°) 中的内角对应凸顶点 ? 分布在(180°,360°) 中的内角对应凹顶点 ? 分布在180°左右的内角对应平滑线.基于多边形的特征参数 – (c)内角方差 ? 多边形的内角方差反映了形状的规则程度 ? 等边多边形、矩形、圆的内角方差为0。 ? 内角方差的计算公式如下: ? 数。 是内角均值,N是多边形的顶点 4.基于多边形的特征参数 – (d)最小外接凸多边形、最大内接凸多边形、 凹凸度 ? 最小外接凸多边形指连接部分凸点形成的包含原图 的凸多边形, ? 最大内接凸多边形指连接部分凸点和凹点形成的包 含在原图中的最大凸多边形。 ? 如下给出例子。 4.基于多边形的特征参数 ? 凹凸度(concavo-convex)是反映物体形状凹凸 程度的一个重要度量定义如下: – 其中,永利皇宫登录网址Sc是最小外接凸多边形的面积,Sr是最大内接 凸多边形的面积。 ? 凸形的凹凸度为1, ? 星形的凹度较大,永利皇宫登录网址凹凸度较小。 ? 利用凹凸度,可以识别物体的姿态,如飞禽类的飞、栖,走兽 类的卧、站、奔跑等。 5.傅里叶描述子 ? 傅立叶描述子(Fourier Descriptor,简称 FD)表示单封闭曲线的形状特征. ? 对轮廓的离散傅里叶变换表达可以作为定 量描述轮廓形状的基础。 ? 基本思想 目标轮廓 建模成一 维序列s 对s进行 一维傅立 叶变换 得到傅立 叶系数S 用S描述目 标轮廓 ? 傅立叶描述子的优点 – 计算原理简单,描述清晰,具有由粗及精的特 性等。 5.傅里叶描述子 ? 一个傅立叶描述子的构建包括两步: ?定义一种好的表示(representation)方法对轮 廓曲线进行描述; ?采用傅立叶理论对该曲线进行变换。 ? 不同的表示方法有不同的特性,一个好的 表示方法应该使最终获得的傅立叶描述子 具有尺度、旋转、平移不变性及起始点的 无关性。 5.傅里叶描述子 ? 将轮廓所在的XY平面与一个复平面UV重合。 这样就可用复数u + jv的形式来表示给定轮 廓上的每个点(x, y)而将XY平面中的曲线.傅里叶描述子 ? 考虑1个由N点组成的封闭边界,从任1点开始绕 边界1周就得到1个复数序列: ? s(k)的离散傅里叶变换是 ? S(w)可称为边界的傅里叶描述,它的傅里叶反变 换是: ? 如果我们只利用S(w)的前M个系数,这样可得到 s(k)的1个近似: 5.傅里叶描述子 ? 傅立叶描述子序列{S(w)}反映了原曲线的形状特征,同时, 由于傅立叶变换具有能量集中性,因此,少量的傅立叶描 述子就可以重构出原曲线个点组成的正方形轮廓以及取不同 的M值重建这个边界得到的 一些结果。 5.傅里叶描述子 总结 ?少量的傅立叶系数就可以很好地描述轮廓特征。 ?主要能量集中在了低频系数上,反映了轮廓曲线的整体形 状 ?轮廓的细节反映在了高频系数上。 ?第1个傅立叶描述子(即直流量)为所有轮廓曲线上

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