图像目标的几何特征.ppt
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1、目标的几何特征和形状特目标的几何特征和形状特征征一、图像的几何特征图像的几何特征 图像的几何特征是指图像中物体的位置、方向、周长和面积等方面的特征。图像的几何特征尽管比较直观和简单,但在许多图像分析问题中起着十分重要的作用。提取图像的几何特征之前,常对图像进行分割和二值化处理,即处理成只有0和1两种值的黑白图像。在图像分析和计算机视觉系统中,二值图像及其几何特征特别有用,可用来分类、检验、定位、轨迹跟踪等任务。下面介绍常用的一些几何特征。1.1.位置位置 一般情况下,图像中的物体通常并不是一个一般情况下,图像中的物体通常并不是一个点,因此,采用物体或区域的点,因此,采用物体或区域的面积的中心点
2、作为作为物体的位置。面积中心就是单位面积质量恒定的物体的位置。面积中心就是单位面积质量恒定的相同形状图形的质心,若对于相同形状图形的质心,若对于m*nm*n图像中的物体对图像中的物体对应的像素位置坐标为应的像素位置坐标为(xi,yj)(xi,yj),则可用下式计算,则可用下式计算质心位置坐标:质心位置坐标:位置与方向图1 物体位置由质心表示2.2.方向方向 如果物体是细长的,则可以将较长方向的较长方向的轴轴定义物体的方向。如图所示,通常,将最小最小二阶矩轴(最小惯量轴在二维平面上的等效轴)二阶矩轴(最小惯量轴在二维平面上的等效轴)定义为较长物体的方向。也就是说,要找出一条直线,使物体具有最小惯
3、量,即使下式定义的的E值最小。式中,r是点(x,y)到直线的垂直距离.位置与方向图2 物体方向可由最小惯量轴定义长轴和短轴长轴和短轴 若区域或物体的边界已知,则可以采用区域的最最小小外外接接矩矩形形(MER,Mini-mum Enclosing Rectangle)的尺寸来描述该区域的基本形状,如图所示,a为长轴,b为短轴。图3 长轴与短轴周长周长 图像内某一物体或区域的周长是指该物体或区域的边边界界长长度度。一个形状简单的物体用相对较短的周长来包围它所占有面积内的像素,即周长是围绕所有这些像素的外边界的长度。区域的周长在区别具有简单或复杂形状物体时特别有用。计算周长常用的计算周长常用的3 3
4、种方法。种方法。(1)若将图像中的像素视为单位面积小方块时,则图像中的区域和背景均由小方块组成。区域的周长即为区域和背景缝隙的长度之和区域和背景缝隙的长度之和,此时边界用隙码表示,求周长就是计算出隙码的长度。如图所示图形,边界用隙码表示边界用隙码表示时,周长为24。周长的计算方法周长的计算方法 (2)若将像素视为一个个点时,则周长用链码表 示,求周长也就是计算链码的长度计算链码的长度。当链码值为奇数奇数时,其长度为 ;当链码值为偶数偶数时,其长度为1;即周长即周长p p可表示为:可表示为:以前述图为例以前述图为例:边界以链码表示时,物体的周长为:2(3)周长用边界所占面积表示时,周长即物体边物
5、体边界点数之和界点数之和,其中每个点为占面积为1的一个小方块。以前述图为例:边界以面积表示时,物体的周长为15。周长的计算方法面积 面积是衡量物体所占范围的一种方便的客观度量。面积与其内部灰度级的变化无关,而完全由物体或区域的边界决定。同样面积条件下,一个形状简单的物体其周长相对较短。计算面积常用的计算面积常用的3 3种方法。种方法。面积的计算方法 (1)(1)像素计数法像素计数法 最简单的面积计算方法是统计边边界界及及其其内内部部的的像像素素的的总总数数。根据面积的像素计数法的定义方式,求出物体边界内像素点的总和即为面积,计算公式如下:对二值图像而言,若用1表示物体,用0表示背景,其面积就是
6、统计的个数。面积的计算方法 (2)(2)边界行程码(或链码)计算法边界行程码(或链码)计算法 面积的边界行程码计算法可分如下两种情况:a.若已知区域的行程编码,则只需将值为1的行程长度相加,即为区域面积;b.若给定封闭边界的某种表示,则相应连通区域的面积为区域外边界包围的面积与内边界包围的面积(孔的面积)之差。若采用边界链码表示面积,面积如下:面积的计算方法(3)(3)边界坐标计算法边界坐标计算法面积的边界坐标计算法是采用格林公式进行计 算,在x-y平面上,一条封闭曲线所包围的面积由其轮廓积分给定,为 离散化为:距离图像中两点P1和P2之间的距离是重要的几何性质之一,测量距离常用的3种方法如下
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