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文档简介

1、1、数字图像分析主要研究内容 :从图像中找到感兴趣的目标。景物内一般由目标组成,反映在图像中是众多的区域;为把区域分开,要进行图像分割的研究。每个目标或区域由 于某些特征的不同与其它区域区别开来,边缘、纹理、形状、颜色都是重要的特征。图 像分割离不开图像特征及其提取方法的研究;判断某种特征是否存在的判决也可以认为是一个识别的过程,判断每一个目标的类别也是一个识别的过程。高层次的分析理解更 是大量需要使用识别技术。2、 图像分割的概念:把图像分解成构成它的部件和对象的过程;有选择性地定位感兴趣 对象在图像中的位置和范围。|沼军鬥强.去 f 迂爺予戦理a-7_3、图像分割技术的特征:图像分割的任务

2、是把图像分离成互不交叠的有意义的区域,一般 是图像分析的第一步,其它分析过程经常依赖于分割的结果,准确的分割影响甚至决定 其它部分分析的准确程度;分割问题的困难在于图像数据的模糊和噪声的干扰;至今,还没有一个判断分割是否完全正确的准则,也没有一种标准的方法能够解决所有的分割问题。只有一些针对具体问题或要求满足一定条件的方法,分割得好坏必须从分割的效 果来判断。4、所谓图像分割时指根据灰度、彩色、空间纹理、几何形状等特征把图像划分成若干个互不相交的区域,使得这些特征在同一区域内表现出一致性或相似性,而在不同区域间变现出明显的不同,即在一幅图像中把目标从背景中分离出来,以便于进一步处理。5、这里区

3、域是指相互连通的、有一致属性的像素的集合,它是一个方便的、很好的图像中 层描述符号,是对图像模型化和进行高层理解的基础。6、图像分割的数学定义条件指出对一副图像的分割结果中全部区域的总和(并集)应能包括图像的所有像素(即原图像);分割结果中各个区域是互不重叠的,或者说在分割结果中一个像素不能同时属于两个区域;同一区域的像素应该具有某些相同特性;分割结果 中属于不同区域的像素应该具有一些不同的特性;分割结果中同一区域内的任意两个像素在该区域是相互连通,或者说分割得到的区域是一个连通成分。7、 对于灰度图像的分割基于像素灰度值的两个性质:不连续性和相似性。区域内部的像素 一般具有灰度相似性,而在区

4、域之间的边界上一般具有灰度不连续性。& 基于边缘的分割:首先检测边缘像素,再将边缘像素连接起来构成边界形成分割。这里,边缘是指图像中像素灰度有阶跃变化或屋顶状变化的那些像素的集合。它存在于目标与背景、目标与目标、区域与区域、基元与基元之间。9、边缘时灰度值不连续的结果,这种不连续常可利用求导数方便地检测,一般常用一阶导 数和二阶导数来检测边缘。可用一阶导数的幅度值来检测边缘的存在,幅度峰值一般对 应边缘的位置。可用二阶导数的过零点检测边缘位置,而用二阶导数在过零点附近的符 号确定边缘像素在图像边缘的暗区或明区。Ruberls *:i F:So bil 虎鸟-r 3 的 f * Jl 模 f |

5、(- +iZj + Xj) - (Z| + 2i, +3)| +亿+堀亠為)-91 +纽+列梯度算子仅计算相邻像素的灰度差,对噪声敏感,无法抑制噪声的影响。Roberts算子与梯度算子检测边缘的方法类似,但效果较梯度算子略好;为在检测边缘的同时减少噪声的影响, Prewitt从加大边缘检测算子的模板大小出发,由扩大到3X3来计算差分算子,采用Prewitt算子不仅能检测边缘点,而且能抑制噪声的影响。Sobel算子不仅能检测边缘点,而且能进一步抑制噪声的影响,但检测的边缘较宽。10、拉普拉斯算子:对于阶跃状边缘,其二阶导数在边缘点出现零交叉,并且边缘点两旁像 素的二阶导数异号。对于卜連续的二无圉

6、其拄普挂斯算子定瓷为V2F(x.y) =刖八並-仁亠 +耳+耳)J込iI拉普拉斯算子是一个与方向无关的各向同性(旋转轴对称)边缘检测算子,若只关心边 缘点的位置而不顾其周围的实际灰度差时一般选择该算子进行检测。拉普拉斯算子的特点是:各向同性,线性和位移不变,对细线和孤立点检测效果好;边缘方向信息丢失, 产生双像素的边缘,对噪声有双倍加强作用。由于梯度算子和拉普拉斯算子都对噪声敏感,因此一般在用它们检测边缘前要先对图像进行平滑。锻嘯蛊应刚捏暑驻龄乳于龙苗.先时国低逹杆皈逋庭it尬 常it禺高斯益琦曲敢器易担怜扭斯耳子合并.册成一*单一 叭丽肅拉普輕解算子(r.oG)G*jHnr hrctiwiL

7、vlaclaiof GftJ釀M 巾rtdlOrt :L佝Hetiean hat高斯JUHi曲算子1 Log I朱算于鴨实质址叶高斯谑渡平滑图像进柠牡普竝斯迪塢握取上谨址抨步嗥亦可和互交换一运算顺序兄洪扭Vah(r)* f(x.y) - V2A RolwrtsJP子:Roberto翼于利用局部毘窃算子寻找:W边 缘屯位柚度技高.但容易公失一部分边缘.同时由于圉像没 经过平滑处理,因此不具备能抑制嗥庐能力.谀算于对具宥 陡埔边绦且含嗓声少的图像败果校好. Sobel于和Prewitt算子:祁是对国偉先做加枫平滑处理, 然后再做鐵分运徉、所不同的是平滑部分的权值有些差异, 因此对柔声具有一定的抑制

8、能力+但冬能完全扑除检洌结果 中出现的虚假边缚虽然送两介算予边缘定使效眾不错,但 检测出的边爆暮的出现多像膏宽度.30 LuphciuB算子:是茶依績于边碌右向的二阶徵分耳子,时 图惊中的阶跃型边缘点定住准嘲*该算T対噪A非常軾感, 它使嗥徒菽分痔刘血,强+这网卜特住便寿谏算子暮易丢农一 部分边塚的方向佶息,造成一些不连皱的检测边缘同时 抗東声能力比较提. LoG算予:谖算于首先周离浙上敕对田像作平潸潘浚虬理然疳才他用Lnpktci日口暮干检测边舞,因此克服了 I_i)卩血ism算 子抗噪声能力比较羞的擊点,但是在护制架声的同时也可能 将原有的比较尖就的边缘也平滑掉了.遗版这些尖锐边緣无 法栓

9、被测到。M* CannyX-?: Canny算子虽然是扱于最优化超想推导出的i&痒抢师用子,实麻汽超年不一宅氓优.承囚接于理论和离际冇许後不一孜約跑方逹算子同样和高斯函歌对图像作平滑壮理,園此具有较强的抑制嗥声施力,同样该算子也僉将一些高頻边鑼平滑掉*遙成边缘丢先Canny的这种算法可以减少小模板中的边缘中断,有利于得到较完整的线段。曲于嗥合的原因.边農的轻征很少能够被完整地堀 述,崔亮度不一闵的地才会中析.同此襄立的边界绘测艮法后面总要跟陡若连茯过程 和其它边界桂测过程.用来归整边界傢索,戌为有意义 的述.r厨薛处理法 Hough支换通过比较摄度.确定两个点的连挂性:连接吐理的时札BH的:“

10、时札:片做过边律測的图偉遏行皿的:适经间斷的边连報业理的斤理:/JHttRMf子的响应議皮和林度方向臥岌两个点足否同易一条边/对于点(v ;r J 刿断算是否与邻城内的边界点(耳J)相 似.当:|Vf(x.y)-Vf(xy,)|T其中T是一个非负的国值 比较様度向童的方向角丿对于点Crj),刿斷其是否与邻域內的边界点(xj)的方向角48似,当:|a (x,y) - a (xy*)| A其中A是一个角度国值Hough 换原理:在图像空间中.所冇过点、g y)的直钱都满足方程尸丹+ 其中参戟p和。分别表示斜率和战距。如果己知参戟值,则该点 坐标之间的关系即可确定.因此图像空阿疋yjt的一条丄线和拱

11、ipq中的一着一一对应的关系这种关系称为Houjih变换把=px+g重;忻長示为q=px+is假定p和q是人们感兴趣的变蛍.而x和是参数.则上式表示的是参数空间P0中过(p0)的一命克线,斜率和栽距由参戟X和决定巳 Af.AS曲此町知:如栗直f=px+q 上有个点.那么这些点对应 衣数空间八0上的一个克线 簾,11所有直线相交于一 点利用这个性质可以检测 共线点刮用极坐标中的5先屯换捡测支戟:*果点(扎況Udtt到槪愛悌上样久如最亶拔上疽h恰点,这些 点对应机坐标空祠祐離正弦曲iV且所有止磁曲卷女于一点.7 *Gtti卜本牛点国禹事喘斤 2Fh肚 %PE| K H llii4Jj|ll Mf-

12、i jlMHqi回度换附箱杠A图僚空同的特定册状,在事数空间聚集成一牛点 $持囲草的全薊曲(问爲转变为峰值探测冋题 .计算H果害町寻境性(Robustness)尸卄尊量大京夬究换是一ft桂测.笔恆盘戟和解析脚现怕有效方诜用于 將班挥値盍逢抽繼離再列迪界曲K.”土姿化点:上至东峑办碰-丸强甘;峠巴憾的备件燈 测出1戢死辭析却倉化臺:黑吳芜作團樽一二僅犹A連琳栓眄辛图偉的備处J丄柞忧檢国偉托瓷嵐为电度勺一4他十的直晚兎曲先醉孔 妁盘阵图.俚是區柞施处理肴丫总菲固惊申的韭些馆息料上 丸、因此怡曲用带也励曲甘J0士阈值分割恵理:虽机思他是苜先胡尤一卜决废的也,抵.后将庚度殖丸于 蛤屯网值旳偉走羽归为定

13、一牛轴体.赋于同一卒畢号;将5 值小于给屯闻值的樓尢统一列対沖另一类场依.址于另外一牛 瑪号* 绪刃:卷A削药输体芍阳偉忡背杲雪较强对出厘的国碌诞密 期均粉体内部庆虎莅比驻均一 J.它冏因的背衆反現血也比銘购 一,该法就壯比玆理起.阂伍的前走:人工选择辻,自动闻值法&狀盪法(峠豊決Y首先握计图漳的瓷哎贞方 If!”罟真JL寺图里认十M那叨 黑酣茶*削转霍躊时威时左圧 他州总闽位址纤二他比一 苛口需从图轉4裔割出表 M: a fr*53和拆玄出新的网悄斤-;厂T=+(糾+比)上4 1 5 .2-3亢幻匸严呜祐差小于喪个哈瓷血Otsu (类间方差阈值分割):该方法较便利,是一种常用的方法。但它不能

14、反映图像的 几何结构,有时判断标准与人的视觉不一致。分割效果取决于物体和背景之间是否有足 够的对比度。是簟用的自动同值綁才建史一,通常以因律+的k 1 h砂i代比禹丸妁赵此址立胃分甫的隨 礼愛鷲补饥祝旳僚中待弘削时p 住扎段屯的幌牢孑带诃可 収特到浒是盘卜哽悬家臭淮耐的 孙割岡曲 沽殳田味申氏昏日轉3营姜徇曲根心左脸札丰沪蛹* T川老舟(二申皿少却H为州+叫图 22即fcfh闹旧;用牛:;- 设貝标豹像索点戟占图俅总惊素点軸的百分比为叫 背景偉 索点占up卜叫-尿合睥率密度为:/(幼=叫必(幻+叫科(刃当选定阀值Mt目标偉秦点锵则为背景偉索点的概車为:吐呵;/心:把背景猱素点错划为目械素点的駢

15、为:皿呵:朋威U总紀辄串为:芒(门二啣吋门+砂二叫勺+ (1如吋)闽值的鳩定i宪际惑用中可选择单阖值,观闽值或.咅国迫 法.草闻茁适网于图俸妁血才囹具亩明显耐烦辛吋.進丼笑感 作为阖粧.可也分背於如54柝;住忸国瑕的莎割浚疽合垃的单 1闻怔吋,可以箝图偉妙堆-打毎一堆逸一肪制闻恤篮杆夺 th如痒IE块陶有Fl标相甘氐.时电方阳存莹玖堆.可疋出剧当叭二眄二+时* r *tA崔至陳直用屮上衽孤的一一匕n确岌田傑罪刖區块的救貝脛咗訂护于常种子偉无的连扑一毅松梅几値同理粗蛭龄瑪心2)选畀肯盘丈豹曲柜:J)哺椰卬粗屢量址虬可以建发度挺为塵女他岗*丰期 如丨.也可詆進出他曲摊輒ft兄和*JMU醴軌常用的宥

16、三沖区域扩張法:单一型.质心型、混舍型单一型増长:讯图偉的臬个轉素为生也点.比较和邻傑索的特魚將特 証相电的柑邻惶索合并为同一区風 再以合#时像索为生牧 点.蛭绘童2以上攥作,龍终母成厲有相恨將征的偉素时最史 连:通集舍.特点:沁简单.但缶果区域之间的边缁岚废刻匕很平疫或边 嫌更于一盍吋:西*区境会舍并世来.益斗価乱是绝幺谢丄厲-*爆小廿*仏牌上扎HT朮卜 年 命其刑.捋;叫阳丁 L】-att加对于布卩皿“亠铝和和十弊小 hT|有In 一讪JU(J - t)ffi MfIff;基于区域的分割方法是利用图像的空间性质,基于相似性准则建立的一种图像分割方法,其基本思想是将图像中满足某种相似性准则的

17、像元集合起来构成区域。典型的区域分割法:区域增长法、区域分裂、合并法区域增长法:从一个像元(种子点)开始,在各个方向上( 4邻域或8邻域)向外扩展以生 成区域,当某一邻接像元满足相似性指标时就将其作为同一区域合并,在以新的区域重复上面的过程,直到不能合并为止。円 | j.:; 1 叱:临:士 年.;. *; 3 n , -出.-.沁 2乌沙mi匸灿g 舟上亲蚪屯匸I 辛于I J5$为呀焉田,9为苕1牛检淋点.(50中阴5M枷测它是比嵌单啊t素的特,卫与X相邻且城旳特征.苦相伸驸丹点:LA圾洛去的鮭煮与赳曇谭氏打娄.世忖农且乩:,3 5 & 弓5F rJ 5 g firL 5 i 4 i|T7H

18、f97a e it S ? 72 2i|32 : 3;:K j|J 3 3 3j4 334 3 3 *-3 3 3 3-GO:l:(CH不依g于足易点的方法门仪躱底差的丙值为0川两单区域扩法把具冇柚同衣/!的 像索合并到同一区城.祥刃因偉的初始分割田偉;2 从图韋本痔邊疔秋讯楼件勇理軒时玲片良废图障曲笔崔用I申喷巩灵芥尢宅&节20吁讣耳引赵图愼降倉時芈亠拯凹足嗥*平剜|+斜片划=Mj p-f E y H刑j; y)| 嵐為y I -癇斗”!*(斗”翎(斗州佔j+ 矶种| g(i = F(n町* 肾轲”Mt A *k irfi .)fe fll 弄杯性城#存在斗4*4MA4t7片囿杠丑中述it机

19、理屯卡一样” 饥出嚇话沟;嚼0吋-于痺过并妒心町|:萍却対和,-虫堆f連2学押.也建丁九:討*3樓鬼(吨.:.-陞轴M,也城荐,具斌才一*?吨于矗用!*川任中囂3才決”吕偉见册怕空间理妹幕”耳KJMjEjES 儿N力垃越诚対一站琏曲蛍屋此辭. 进諧沈却他注滅A挠计并扌近減芯甲毡遞诚E*蠱小催牴诚誥.中点念A3, fttf印尔*旳惟洁电器 fl :i/i jt 応?J” iHLfi助邙曜声画峠汇诫盖* B盧且申恆戏曲再空间激遽器迎计算求甜值谑渡誰/(J)= 送茗(*)咖仞瘁n_;:;: 怙7a-.j ) 口-ia-,;i|,Ru.r)EJ4+中滑度与*农鴻垃器咽晋囹煤仙节丟免更”算术均值和几何均

20、值都能衰减噪声,但比较而言,几何均值滤波的图像更清晰吒谐垃沟值爲浣落y(j屮H猱声枪*1mn丸山总卄?/Wife%V 一 _卄鼠的川C工祕如S liH-仙 IfeOn-pqyM顺序境计辗我玄一昙于偉素的顺序统计甘性决定其相申值連垃挥f (y, y) = median(-(5)Z忙5冲均值腮波理k 生幅网尺寸下,比典疔年济滤比器引拦的樓榊少 M-求利几傅埼值握就雪适舍蚯理高斯義肋勺弄瓯礼喘 兀斗时豚冲嗥声就狂旦诉扎朮大/(xy) = max 仗g)姑渡均植矗it器直遗于址理魅净瑩声 对現恤雄直炊罷蚊奇魅点;孟獗和道是酷曜声还范旋味济.口便选律迎值幷歩 可卓现国嗥中的毀亮血弃常命用善于此用歯肪嗥产

21、 ;3hfc均值磴小 II./(-V.1-)- min Jg(5-f)|尸廿盟嗓$陀杲较好f时发地圉偉申的技睹虽#常有用t 打遵谶鲨f(x. !)= nua ff(sj)t nia (g(i.r)l2 g禺旺皿,F时高断和均勺分苗嗥声具有龍好效杲F rtT*序亂计*卓平均经过多次处理,逐渐消除噪声,但多次应用中值滤波器,会使图像模糊。最大值滤波器可以去除”胡椒”噪声,但会从黑色物体边缘移走一些黑色像素。最小值滤波 器可以去除”盐”噪声,但会从亮色物体边缘移走一些白色像素。帳片蛻卄酒建耳一亘于價索的樞岸址计持桂决定其柑或H诙检内击坤It高庚度狙的也和蛊iMutJlMdTb t t,円“耒栋iX札

22、k W ?w?-rf牛 t 由i A怪巧悅迟下由于脉冲噪声的存在,算术和几何均值滤波器没有起到良好作用中值滤波器和修正阿尔法均值滤波器效果更好,阿尔法最好也工此此書廉陌 也世建止爵札寸亡电象占扌眉冉抻牲,确曲ii列更苛枚*”勒崇*声才丄舟集,耐利胡张疔囁声沖幼爭于氛创总 和起两部F星禹于直*庁扛札密试易邺帽熄持也多于嗓 声.Tn)得到帝通進波器执行与帶阻谑址器期底的摊作可刘同带通 溟波器捷取嗓声埃式皓;心疋疲 & (Notch Fllien)才忘拆宅的中心撇芾成,阻此询中心越丰点场的內的芮幸L 也于艸U叶誓扶町叶件仁启波齐如丈川瓷亍屯叶那別 哥成虫唱.常*可-时丸西町出沱屋jS-jSX*倒堆波

23、& +&pb,+ g% 叩曲*. s严档 肾二了花乔鼻瓦瓦亦忑萄l工aj 4iUn lit耳債.旳1-肿2-*+(*-574“ 严syiirLw.v)=j-J4 ii-Bfll3 *(r-i*/2 + vty/,:,、g)由农均值和方是湾 MMJQ的加桂高斯噪声芍染 的囲偉(b算术均值滤滾散果(c)儿何均值谑波就果(d自适应嗥古消爲海述 的效杲所有滤波器丸小为|7虬理蛛果比较:自适应中值滤波籌 倚统中值遞波器冗罷此理空问啻度不丸的冲濫噪声1丁 片产0)h而自适应中值滤就器可以处理ft有屯大祗华的冲激噪 声嗥声秋平滑掉.怛图俅严的也使图林梱(消除棗笋胆图像总豳 可以在平滑非冲滋噗炉甘隊疔如节.而

24、传统的中值滤波器 无法瞰到帶雎涯波崙 阻山一町脈弃范理內时住号逋ii,配诈其內的信号通itA 皿想杀毗业恢昌.巴种池丰皿晦*寻,扁齡审阻之沐总:u-t ;- I Xvich HltenR !ll?:l JH(ilv = -(?i 勺用.I、去;、(H讪Flhm隔徒压属旳刿敦可車理压恚M(4择羽、*胁说看沮睛11旳显蓋必r卜就短y卜/lxsj)1曲g J1*CHx. v)= iir.rii17! a.i- - Vir-N, jOgr r= Ni”+)F6.勺“乞”r Aiif J町才力力:IJLI&JJ,林孕it權決” 耀抽遽護为购才隹屯琨小:t.l下竹适隹建波一刁便.乩有城A千 比唯旳弄见8.

25、和H抨.总出M LL* 議悄诲遒込代比图厚一药燥丄均知半规恫札过収一苦苗乍乌啞4 鸚呼气机曲41甲邑艮堪亚城丸片,蛉斛歳盘齐弔再到最位站联 检悄逮城冯哎一也范JL卜化蜕计迪则抵总上只屯蛊平功髯又上 碗7*空间更换蚱囲像平昂上的址t邊荷蟹苛#时以枝矍蜃里简旻皋 AAM时变弭主根&的毎素萤千柚底的戾废II胡换JL厢住置的丧 tli讯弓11兴g图和厲丁匡的“艺授占一刖刚”连按虐“律立先几固惊楸41止團値间其宜H*空間位 的才庭廉轧 出边些呜:接点“虐檜入(AA)巒像畚输 岀l*UEJ出探屮旳性臣扯怙嗚巴知的几何失真校正图像编码与压缩:对图像数据按一定的规则进行变换和组合,从而达到以尽可能少的代码(符

26、号)来表示尽可能多的信息。主要研究内容:数据的表示和编码等方法,目的是减少存储数据所需要的空间和传输所用的时间。信息中存在的多余的数据即为 冗余。数字图像的信息冗余:图像数据本身存在相关性,一般图像中存在很大的冗余度。从信息论观点看,描述图像信源的数据由有用数据和冗余数据两部分组成,因此图像信息的压缩是可能的。图像数据冗余主要表现为:编码冗余、像素冗余、视觉心理等冗余。4札阿塚hila此示锻出停的If *嘲滴曲悍 4 i fruiSr. M ?请蜃|啤科佩申尺暫咸贞M廿也偉曲足血巩用自胎码緡码,一嘏这存严生皓坞)11企- 冲消唸逹伸兀带常痕fl疋枚編码仕竹岭瓷世亶幫書1.理上助与梅舉朮孟相昱,

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30、于图像的细节无法反映出来。通过视觉比较两个图像,给出一个定性的评价,如很粗、粗、稍粗、相同、稍好、较 好、很好,这种评价被称为主观保真度准则。AMU:另一种方決:晳用的方法艮对一如(不少千20人)见察者显示图1并幷它,1片处图宦的沖別Wf均,R许命一傢的丄见 f.i,MOS =Ml 冥中.命分为O t的评分人歡为V051i. XirSt 的主 *.图像圧缩系统的一枪构趾1- *S:减少K%1r如建同字典鏡码3行* 傢丈换. iftS:减少視觉心理冗余.仅用于有損压馆. 存号熄码2S:玄少懾码冗余.“传网霍戈曼塢码倍淤的模型化高叢信谏p 卜果随机用列中參个变走具有扣问的帆半分布,则你为尸如杲禹散

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