图像处理和分析基础

2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE1/22图象处理和分析基础高校电子工程系2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE2/22课程介绍

教材和进度“图象处理和分析基础”高等教化出版社，2002参考书/资料：P.3教学进度：P.4~52023/2/17ZYJ-TH-EE-IE3/22课程介绍

参考资料.图象工程(上册)——图象处理和分析. 北京:清华高校出版社,1999.图象工程(下册)——图象理解与计算机视 觉.北京:清华高校出版社,2000.图象工程(附册)——教学参考及习题解答. 北京:清华高校出版社,20022023/2/17ZYJ-TH-EE-IE4/22课程介绍

进度(1/2)第1次课：1.1，1.2，1.3，1.4第2次课：1.5，1.6，1.7第3次课：2.1，2.2，2.3第4次课：2.4，2.5，2.6，复习(1)

第5次课：3.1，3.2，3.3第6次课：3.4，3.5，3.6，3.7，3.8第7次课：4.1，4.2，4.3，4.4第8次课：4.4，4.5，4.6，4.7，4.8

2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE5/22课程介绍

进度(2/2)第9次课：5.1，5.2，5.3，5.4第10次课：5.5，5.6，5.7，5.8，5.9第11次课：复习(2)，6.1，6.2，6.3，6.4第12次课：6.5，6.6，6.7，6.8第13次课：7.1，7.2，7.3，7.4第14次课：7.5，7.6，7.7，复习(3)第15次课：8.1，8.2，8.3，8.4第16次课：8.5，8.6，8.7，总复习2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE6/22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

2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE7/22第1章1.1 图象和象素

图象图象和视觉信息图象表达数字图象象素数字图象示例图象类型2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE8/22第1章1.2 图象技术及分类

图象技术：图象工程 图象处理 图象分析 图象理解三者关系图象工程分类2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE9/22第1章1.2 图象技术及分类图象工程与其他学科 计算机图形学 模式识别 计算机视觉图象技术应用学习图象技术所需的基础学问2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE10/22第1章1.3 图象表示

数组表示矩阵表示矢量表示象素间关系象素邻域 4-邻域 8-邻域2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE11/22第1章1.3 图象表示象素间距离 欧氏距离 城区距离 棋盘距离距离计算示例

2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE12/22第1章1.4 图象显示图象显示图象显示设备半调输出半调输出示例抖动技术

2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE13/22第1章1.5 图象存储与格式图象存储存储量单位存储器示例图象数据存储格式 矢量形式光栅形式

2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE14/22第1章1.5 图象存储与格式图象文件格式

BMP格式GIF格式TIFF格式

JPEG格式2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE15/22第1章1.6* 视觉基础视觉视感觉视知觉视觉过程视觉的亮度适应感知亮度/主观亮度

2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE16/22第1章1.6* 视觉基础影响主观亮度的两个事实马赫带效应同时对比度

2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE17/22第1章1.7*颜色视觉和色度学

颜色视觉

三基色

三补色

颜色的三个基本特征量

亮度

色调

饱和度

2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE18/22第1章1.7*颜色视觉和色度学色度图 坐标轴 中心点和边界点 任一颜色的表示色度图的运用

2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE19/22第1章1.7*颜色视觉和色度学

颜色模型

RGB模型

HSI模型

RGB模型坐标

HSI模型坐标

图象的RGB表示和HSI表示

2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE20/22第1章1.7*颜色视觉和色度学

颜色模型转换从RGB模型转换到HSI模型

H对应角度从HSI模型转换到RGB模型 分三段

2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE21/22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

2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE22/22作者联系信息通信地址：办公地址：办公电话：传真号码：电子邮件：个人主页：

ZYJ-TH-EE-IE23/172023/2/17图象处理和分析基础清华高校电子工程系100084北京ZYJ-TH-EE-IE24/172023/2/17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

ZYJ-TH-EE-IE25/172023/2/17第2章2.1 采集装置和性能指标

采集装置 辐射敏感器件 数字化器件采集装置示例

X光透视成象仪 固态阵

ZYJ-TH-EE-IE26/172023/2/17第2章2.1 采集装置和性能指标

CCD（电荷耦合器件） 线扫描器 面扫描器

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

ZYJ-TH-EE-IE27/172023/2/17第2章2.1 采集装置和性能指标采集装置性能 (1)线性响应 (2)灵敏度 (3)信噪比 (4)阴影（不匀整度） (5)快门速度 (6)读取速率ZYJ-TH-EE-IE28/172023/2/17第2章2.1 采集装置和性能指标灰度图采集流程 空间辨别率 幅度辨别率感光单元的分布 图象浮散 填充系数ZYJ-TH-EE-IE29/172023/2/17第2章2.2 成象变换和坐标变换

投影成象成象过程

世界坐标系统XYZ

摄象机坐标系统xyz

图象平面坐标系统x’y’成象变换齐次坐标

ZYJ-TH-EE-IE30/172023/2/17第2章2.2 成象变换和坐标变换

透视变换坐标变换

平移变换

尺度变换

旋转变换 级连 反变换

ZYJ-TH-EE-IE31/172023/2/17第2章2.3* 摄象机校准坐标不重合时的投影成象成象变换分解

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 ZYJ-TH-EE-IE32/172023/2/17第2章2.3* 摄象机校准摄象机校准 作用 方法原理 计算公式 具体步骤 ZYJ-TH-EE-IE33/172023/2/17第2章2.4* 立体图采集

3-D信息立体成象 光源 采集器 景物不同立体成象方式的特点

ZYJ-TH-EE-IE34/172023/2/17第2章2.4* 立体图采集

双目成象 模型 视差 景物深度

ZYJ-TH-EE-IE35/172023/2/17第2章2.5* 深度图采集深度图深度信息获得方法 基于飞行时间的深度图获得 基于幅度调制波相位差的深度图获得结构光获得深度信息系统结构 深度与成象高度 ZYJ-TH-EE-IE36/172023/2/17第2章2.6 采样和量化数字图象 空间离散化：采样 幅度离散化：量化表达图象所需的数据量空间辨别率 幅度辨别率 计算公式 ZYJ-TH-EE-IE37/172023/2/17第2章2.6 采样和量化

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

ZYJ-TH-EE-IE38/172023/2/17第2章本章要点2.1节 图象采集装置所包含的器件和性能指标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 几种干脆获得深度图象的方法2.6节 图象离散化中的采样和量化 2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE39/32图象处理和分析基础高校电子工程系2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE40/32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2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE41/32第3章3.1 傅里叶变换

变换域处理

1-D傅里叶变换

f(x)

{f(0)，f(1)，f(2)，…，f(N

–1)}

2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE42/32第3章3.1 傅里叶变换

频谱

相位角

功率谱

2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE43/32第3章3.1 傅里叶变换

2-D傅里叶变换

2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE44/32第3章3.2 傅里叶变换的性质分别性 2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE45/32第3章3.2 傅里叶变换的性质

平移性

2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE46/32第3章3.2 傅里叶变换的性质

周期性和共扼对称性

2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE47/32第3章3.2 傅里叶变换的性质

旋转性质

支配律 2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE48/32第3章3.2 傅里叶变换的性质

尺度变换

平均值

2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE49/32第3章3.2 傅里叶变换的性质

卷积定理

2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE50/32第3章3.2 傅里叶变换的性质

离散卷积

2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE51/32第3章3.2 傅里叶变换的性质

2-D卷积

2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE52/32第3章3.3*快速傅里叶变换算法原理 2-D2次1-D 傅里叶变换：乘法N次，加法N-1次 重复运用exp[–j2ux/N] 快速傅里叶变换： 乘法Nlog2N次 加法(N-1)log2(N-1)次2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE53/32第3章3.4 沃尔什变换可分别变换 正变换和正向变换核 反变换和反向变换核 2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE54/32第3章3.4 沃尔什变换2-D可分别变换 正变换和正向变换核 反变换和反向变换核 2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE55/32第3章3.4 沃尔什变换可分别变换性质 可分别 对称 2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE56/32第3章3.4 沃尔什变换可分别变换矩阵表达

2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE57/32第3章3.4 沃尔什变换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

2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE58/32第3章3.4 沃尔什变换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

2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE59/32第3章3.5 哈达玛变换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

2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE60/32第3章3.5 哈达玛变换

阶（序） 列中符号变换的次数

2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE61/32第3章3.5 哈达玛变换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

2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE62/32第3章3.5 哈达玛变换

哈达玛矩阵的迭代2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE63/32第3章3.6

离散余弦变换

1-D离散余弦变换2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE64/32第3章3.6

离散余弦变换

2-D离散余弦变换2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE65/32第3章3.7*

小波变换小波 实函数g(t)，其傅里叶变换满足小波基函数（积分核）2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE66/32第3章3.7*

小波变换

小波变换对

2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE67/32第3章3.7*

小波变换

小波变换特点

时间-频率都局部化

小波分解多级分解 可递归进行

2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE68/32第3章3.8*

霍特林变换霍特林变换 基于图象统计特性 （特征值变换、主重量变换、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 2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE69/32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 可分别变换的概念和沃尔什变换的特点3.5节 与沃尔什变换亲密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3.8节 基于图象统计特性的霍特林变换2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE70/21图象处理和分析基础高校电子工程系2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE71/21第4章图象增加技术 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* 彩色图象增加2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE72/21第4章4.1 图象灰度映射图象增加技术 改善视觉效果 映射： 变更象素灰度 (1) 图象求反 (2) 增加对比度 (3) 压缩动态范围 2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE73/21第4章4.2 直方图均衡化直方图均衡化 借助直方图变换实现灰度映射 直方图 1-D的离散函数 供应了原图的灰度值分布状况 图象的视觉效果和其直方图有对应关系 变更直方图的形态可改善视觉效果2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE74/21第4章4.2 直方图均衡化均衡化基本思想 变换原始图的直方图为匀整分布 增加象素灰度值的动态范围从而增加图象 整体对比度 增加函数 (1)单值单增函数 (2)变换前后灰度值动态范围一样2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE75/21第4章4.2 直方图均衡化累积直方图直方图均衡化计算

直方图图示 计算列表 效果

2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE76/21第4章4.3*直方图规定化直方图规定化 借助直方图变换实现规定的灰度映射 直方图规定化步骤 (1)对原始直方图进行灰度均衡化 (2)规定须要的直方图，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2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE77/21第4章4.3*直方图规定化直方图规定化计算

直方图图示

对应规则

单映射规则 组映射规则 误差比较2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE78/21第4章4.4 图象间算术和逻辑运算

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

邻域运算

可借助模板实现2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE79/21第4章4.5 空域滤波

空域滤波

图象空间，邻域操作

空域滤波方法分类

线性

非线性

平滑 锐化2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE80/21第4章4.5 空域滤波

模板卷积

图象空间，邻域操作

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2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE81/21第4章4.6 频域低通滤波频域增加原理 变换空间频域增加方法 计算图象的变换 在频域滤波 反变换回图象空间2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE82/21第4章4.6 频域低通滤波志向低通滤波器

巴特沃斯低通滤波器

2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE83/21第4章4.7 频域高通滤波志向高通滤波器

巴特沃斯高通滤波器

2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE84/21第4章4.8* 频域带通和带阻滤波志向带阻滤波器2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE85/21第4章4.8* 频域带通和带阻滤波放射对称的志向带阻滤波器2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE86/21第4章4.8* 频域带通和带阻滤波

n阶放射对称的巴特沃斯带阻滤波器带通滤波器2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE87/21第4章4.9* 彩色图象增加伪彩色增加 (1) 亮度切割 (2) 从灰度到彩色的变换 (3) 频域滤波2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE88/21第4章4.9* 彩色图象增加真彩色增加 基本步骤： (1) 将R，G，B重量图转化为H，S，I分 量图 (2) 利用对灰度图增加的方法增加其中的 某个重量图 (3) 再将结果转换为R，G，B重量图2023/2/17ZYJ-TH-EE-IE89/21第4章本章要点4.1节 图象增加的基本概念和灰度映射增加的方法4.2节 图象直方图的计算和累积直方图增加的方法4.3节 直方图规定化原理和组映射增加优点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 图象彩色增加和彩色图象增加的方式方法ZYJ-TH-EE-IE90/212023/2/17图象处理和分析基础高校电子工程系ZYJ-TH-EE-IE91/212023/2/17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 无损预料编码 5.8 有损预料编码 5.9 变换编码ZYJ-TH-EE-IE92/212023/2/17第5章5.1 数据冗余和压缩

图象编码

数据和信息 数据压缩 图象编解码过程 压缩率ZYJ-TH-EE-IE93/212023/2/17第5章5.1 数据冗余和压缩

数据冗余 (1)象素相关冗余

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ZYJ-TH-EE-IE94/212023/2/17第5章5.2 图象保真度

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ZYJ-TH-EE-IE95/212023/2/17第5章5.2 图象保真度客观保真度准则 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 便于计算或测量主观保真度准则 用主观的方法来测量图象的质量 应用不便利ZYJ-TH-EE-IE96/212023/2/17第5章5.3 无失真编码定理

信息

信息可用数学定量地描述比特

信息的单位信源 用信源符号集和符号概率描述ZYJ-TH-EE-IE97/212023/2/17第5章5.3 无失真编码定理

信源熵

平均信息，信源的不确定性

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ZYJ-TH-EE-IE98/212023/2/17第5章5.4 哈夫曼编码削减编码冗余 变长编码哈夫曼编码 信源消减 对每个信源符号赋值哈夫曼码特点ZYJ-TH-EE-IE99/212023/2/17第5章5.4 哈夫曼编码

哈夫曼码改型

亚最优 牺牲编码效率来换取编码速度

截断哈夫曼码 只一部分用哈夫曼编码

平移哈夫曼码 分组用哈夫曼编码ZYJ-TH-EE-IE100/212023/2/17第5章5.5*算术编码算术编码 从整个符号序列动身 接受递推形式连续编码 只需用到加法和移位运算 (2) 即时码 (3) 唯一可解码 ZYJ-TH-EE-IE101/212023/2/17第5章5.6*位平面编码

位平面编码

将灰度图分解为位面 对各个位面分别编码

位平面分解 二值位面图 灰度码位面图

ZYJ-TH-EE-IE102/212023/2/17第5章5.6*位平面编码

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ZYJ-TH-EE-IE103/212023/2/17第5章5.7无损预料编码预料编码 消退象素间的冗余 象素间的相关性使预料成为可能 预料误差： 解压序列：ZYJ-TH-EE-IE104/212023/2/17第5章5.7无损预料编码预料编码 削减了动态范围 线性预料： 1-D线性预料： 一阶1-D线性预料：ZYJ-TH-EE-IE105/212023/2/17第5章5.8有损预料编码预料编码 无损预料编码 有损预料编码有损预料编码 德尔塔调制方法

ZYJ-TH-EE-IE106/212023/2/17第5章5.8有损预料编码最优预料 差值脉冲码调制法最优量化 最小均方量化误差

ZYJ-TH-EE-IE107/212023/2/17第5章5.9变换编码方法分类 预料编码：空域方法 变换编码：频域方法变换编码 (1)构造子图象 子图象尺寸影响ZYJ-TH-EE-IE108/212023/2/17第5章5.9变换编码

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ZYJ-TH-EE-IE109/212023/2/17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 预料编码的原理和无损预料方法5.8节 有损预料编码的方法和会产生的问题5.9节 变换编码的原理和方法ZYJ-TH-EE-IE110/192023/2/17图象处理和分析基础清华高校电子工程系100084北京ZYJ-TH-EE-IE111/192023/2/17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* 轮廓跟踪和图搜寻 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ZYJ-TH-EE-IE112/192023/2/17第6章6.1图象分割定义和方法分类图象分割 目标，背景 分别区域，提取目标 探讨热点 严格定义

ZYJ-TH-EE-IE113/192023/2/17第6章6.1图象分割定义和方法分类图象分割算法分类 不连续性和相像性 并行策略处理和串行策略处理 ①并行边界类 ②串行边界类 ③并行区域类 ④串行区域类ZYJ-TH-EE-IE114/192023/2/17第6章6.2边缘检测边缘 灰度值不连续的结果 可利用导数便利地检测 常用一阶和二阶导数来检测边缘检测算子 (1) 梯度算子（一阶） (2) 拉普拉斯算子（二阶）ZYJ-TH-EE-IE115/192023/2/17第6章6.2边缘检测

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）ZYJ-TH-EE-IE116/192023/2/17第6章6.3轮廓跟踪和图搜寻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 图搜寻法ZYJ-TH-EE-IE117/192023/2/17第6章6.4阈值分割

阈值分割方法

③并行区域类 图象模型 取阈值分割步骤 单阈值分割图象ZYJ-TH-EE-IE118/192023/2/17第6章6.4阈值分割阈值选取方法 (1)微小值点阈值 (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ZYJ-TH-EE-IE119/192023/2/17第6章6.5*基于变换直方图选取阈值

直方图变换

利用邻域性质变换原来的直方图

①低梯度值象素的直方图 峰之间的谷比原直方图深

②高梯度值象素的直方图 峰由原直方图的谷转化而来 ZYJ-TH-EE-IE120/192023/2/17第6章6.5*基于变换直方图选取阈值

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 ZYJ-TH-EE-IE121/192023/2/17第6章6.6*空间聚类

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ZYJ-TH-EE-IE122/192023/2/17第6章6.6*空间聚类

K-均值聚类

优化的方法

将特征点赋给均值离它最近的类

ISODATA聚类

迭代的方法

调整聚类模式的平均值ZYJ-TH-EE-IE123/192023/2/17第6章6.7区域生长区域生长 ④串行区域类 基本思想： 将相像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ZYJ-TH-EE-IE124/192023/2/17第6章6.7区域生长生长准则 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ZYJ-TH-EE-IE125/192023/2/17第6章6.8*彩色图象分割

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ZYJ-TH-EE-IE126/192023/2/17第6章6.8*彩色图象分割分割策略 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 最终结合结果ZYJ-TH-EE-IE127/192023/2/17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寻方法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ZYJ-TH-EE-IE128/182023/2/17图象处理和分析基础高校电子工程系ZYJ-TH-EE-IE129/182023/2/17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ZYJ-TH-EE-IE130/182023/2/17第7章7.1轮廓的链码表达

目标表达

①内部表达

②外部表达

链码表达

①特定长度（固定）

②方向数目有限ZYJ-TH-EE-IE131/182023/2/17第7章7.1轮廓的链码表达

链码

①4-方向链码

②8-方向链码

链码归一化

①起点归一化

②旋转归一化ZYJ-TH-EE-IE132/182023/2/17第7章7.2轮廓线段的近似表达多边形近似靠近轮廓 ①抗干扰 ②省数据量 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靠近 (3)基于分裂的最小均方误差线段靠近ZYJ-TH-EE-IE133/182023/2/17第7章7.3目标的层次表达

基本思路

分层分解

利用金字塔式的数据结构 常用方法

(1)四叉树表达法 (2)二叉树表达法ZYJ-TH-EE-IE134/182023/2/17第7章7.3目标的层次表达

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ZYJ-TH-EE-IE135/182023/2/17第7章7.3目标的层次表达

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ZYJ-TH-EE-IE136/182023/2/17第7章7.4*目标的骨架表达骨架表达法 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 由骨架可复原出原始区域ZYJ-TH-EE-IE137/182023/2/17第7章7.4*目标的骨架表达二值目标区域骨架算法

轮廓点 8-邻域 迭代算法ZYJ-TH-EE-IE138/182023/2/17第7章7.5*运动的表达

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 ZYJ-TH-EE-IE139/182023/2/17第7章7.5*运动的表达运动表达 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 对全局运动赐予补偿 ZYJ-TH-EE-IE140/182023/2/17第7章7.6*目标轮廓的傅里叶描述

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ZYJ-TH-EE-IE141/182023/2/17第7章7.6*目标轮廓的傅里叶描述傅里叶描述符 影响傅里叶描述的因素 轮廓平移 轮廓旋转 轮廓尺度变更 轮廓计算起点ZYJ-TH-EE-IE142/182023/2/17第7章7.7*目标轮廓的小波描述小波描述符 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像程度ZYJ-TH-EE-IE143/182023/2/17第7章7.7*目标轮廓的小波描述小波描述符优点 与傅里叶描述符比较： 能描述轮廓局部变更 有较高的轮廓描述精度ZYJ-TH-EE-IE144/182023/2/17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得多边形的方法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 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ZYJ-TH-EE-IE145/172023/2/17图象处理和分析基础高校电子工程系ZYJ-TH-EE-IE146/172023/2/17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 区域形态参数及测量 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