图像理解 课件 07-目标表达

目标表达图像理解之七2基于边界的表达——技术分类边界点集合：各点间没有顺序参数边界：将目标的轮廓线表示为参数曲线曲线逼近：用几何基元来近似3链码链码表达用线段表示边界上相邻两个象素之间的联系每个线段的长度固定而方向数目取为有限起点用坐标表示，其余点只用接续方向4链码链码归一化起点归一化将链码看作由方向数构成的自然数选取值最小的自然数顺序5链码链码归一化旋转归一化利用链码的一阶差分差分码不随轮廓旋转而变化6链码平滑链码表达轮廓将原始的链码序列用较简单的序列代替虚线箭头：原始的在象素p和q之间的8-连通链码实线箭头：用来替换原始序列的新序列7多边形用多边形去近似逼近边界三种方法(1)基于收缩的最小周长多边形法(2)基于聚合（merge）的最小均方误差线段逼近法(3)基于分裂（split）的最小均方误差线段逼近法8多边形基于收缩的最小周长多边形法将原边界看成是有弹性的线，将组成边界的象素序列的内外边各看成一堵墙，将线拉紧9多边形基于聚合的最小均方误差线段逼近法基于分裂的最小均方误差线段逼近法10基于区域的表达——技术分类区域分解：简单的单元形式围绕区域：外接圆，外包围矩形，……内部特征：内部象素的特定抽象集合11空间占有数组对图象f(x,y)中任一点(x,y)：如果它在给定的区域内，就取f(x,y)为1否则就取f(x,y)为0所有f(x,y)为1的点组成的集合就代表了所要表示的区域12四叉树基本思路分层分解图象利用金字塔式的数据结构四叉树表达法每次将图象一分为四树结构：T={N,A}N：结点集{n1,...}A：弧集{ai,...}13四叉树四叉树表达图示结点数目14金字塔金字塔结构可借助图（graph）来解释金字塔结构由各层内的“兄弟/邻居”关系和各层间的“父子”关系所确定邻域图和二分图用(n×n)/r描述一个金字塔结构缩减率r缩减窗（n×n的方窗）15图像金字塔是图像中多尺度表达的一种，最主要用于图像的分割，是一种以多分辨率来解释图像的有效但概念简单的结构最初用于机器视觉和图像压缩，一幅图像的金字塔是一系列以金字塔形状排列的分辨率逐步降低，且来源于同一张原始图的图像集合。其通过梯次向下采样获得，直到达到某个终止条件才停止采样金字塔的底部是待处理图像的高分辨率表示，而顶部是低分辨率的近似将一层一层的图像比喻成金字塔，层级越高，则图像越小，分辨率越低17图像金字塔高斯金字塔(Gaussianpyramid):用来向下采样，主要的图像金字塔拉普拉斯金字塔(Laplacianpyramid):用来从金字塔低层图像重建上层未采样图像，在数字图像处理中也即是预测残差，可以对图像进行最大程度的还原，配合高斯金字塔一起使用向下与向上采样是对图像的尺寸而言的上采样就是图像尺寸加倍，图像变大，分辨率增大下采样就是图像尺寸减半，图像变小，分辨率减小18图像金字塔两者的简要区别高斯金字塔用来向下降采样图像拉普拉斯金字塔用来从顶层图像中向上采样重建一个图像要从金字塔第i层生成第i+1层（第i+1层表示为Gi+1），我们先要用高斯核对Gi进行卷积，然后删除所有偶数行和偶数列当然，新得到图像面积会变为源图像的四分之一按上述过程对输入图像G0执行操作就可产生出整个金字塔19高斯金字塔是通过高斯平滑和下采样获得一系列图像也就是说第K层高斯金字塔通过平滑、下采样就可以获得K+1层高斯图像高斯金字塔包含了一系列低通滤波器，是每次高斯模糊一次，然后进行下采样。其意义是：模仿图像的不同尺度对于一副图像，近距离观察与在一米之外观察看到的图像效果是不同的，前者比较清晰，后者比较模糊，前者比较大，后者比较小，前者能看到一些细节信息，后者能看到一些轮廓信息，这就是图像的尺度图像的尺度是自然存在的，并不是人为创造的20下采样为了获取层级为Gi+1的金字塔图像，我们采用如下方法:对图像Gi进行高斯内核卷积将所有偶数行和列去除得到的图像即为Gi+1的图像，显而易见，结果图像只有原图的四分之一通过对输入图像G0（原始图像）不停迭代以上步骤就会得到整个金字塔。同时我们也可以看到，向下取样会逐渐丢失图像的信息以上就是对图像的向下取样操作，即缩小图像21拉普拉斯金字塔拉普拉斯金字塔中的图象可用对高斯金字塔中相邻两层图象的相减而近似得到需先将图象在较粗的尺度（较高的层次）上扩展扩展比减少尺寸的压缩困难，因为缺少的信息需要通过插值来得到22对图像的向上取样如果想放大图像，则需要通过向上取样操作得到，具体做法如下：将图像在每个方向扩大为原来的两倍，新增的行和列以0填充使用先前同样的内核（乘以4）与放大后的图像卷积，获得“新增像素”的近似值得到的图像即为放大后的图像，但是与原来的图像相比会发觉比较模糊，因为在缩放的过程中已经丢失了一些信息24图像金字塔可以将拉普拉斯金字塔理解为高斯金字塔的逆形式关于图像金字塔非常重要的一个应用就是实现图像分割图像分割先要建立一个图像金字塔，然后在Gi和Gi+1的像素直接依照对应的关系，建立起父子关系快速初始分割可以先在金字塔高层的低分辨率图像上完成，然后逐层对分割加以优化在某种分辨率下无法发现的特性在另一种分辨率下很容易被发现25围绕区域外接盒（Feretbox）：包含目标区域的最小长方形（朝向特定的参考方向）围盒（minimumenclosingrectangle，MER）：包含目标区域的（可朝向任何方向）最小长方形凸包：包含目标区域的最小凸多边形26基于变换的表达——技术分类线性：采用的变换技术是线性的，则表达也是线性的非线性：采用的变换技术是非线性的，则表达也是非线性的27傅里叶变换表达离散傅里叶变换表达将XY平面中的曲线段转化为复平面UV上的点序列将2-D的问题简化为1-D的问题28傅里叶变换表达从1个封闭边界可得到1