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1、问题的提出,例子：医学图象的理解,2.65 2.53,0.36 3.2,2.3 3.3,恶性星形细胞瘤,第8章 目标表达和描述技术,内部:灰度、颜色、纹理等 图象区域表达 外部:形状 （侧重于数据结构） 区域 目标描述 边界 （描述符） 关系 （侧重于区域特性及其联系）,目标描述的关键：选用什么特征 如何精确测量 常用的目标特征： 灰度、纹理（从原始图） 几何形状（从分割图） 区域的描述子满足： 1）用较少比特精确描述其特征； 2）对大小变化不敏感 3）对描述的起点不敏感 4）对平移、旋转等不敏感,8.1边界的链码表达,对象：边界点 特点：是利用一系列具有特定长度和方向的相连的直线段来表示目标
2、的边界。只有边界的起点需用（绝对）坐标表示，其余点都可只用接续方向来代表偏移量。常用的有4-方向和8-方向链码 共同特点：直线段的长度固定，方向数有限。,链码 对同一个边界，如用不同的边界点作为链码起点，得到的链码是不同的。 链码归一化：给定1个从任意点开始而产生的链码，我们可把它看作1个由各方向数构成的自然数。将这些方向数依1个方向循环以使它们所构成的自然数的值最小，可将这样对应的链码起点作为这个边界的归一化链码的起点,链码旋转归一化：用链码表示给定目标的边界时，如果目标旋转链码会发生变化。为解决这个问题我们可利用链码的一阶差分（后-前）来重新构造1个序列（1个表示原链码各段之间方向变化的新
3、序列）。这个差分可用相邻2个方向数（按反方向）相减得到,形状数：是基于链码的1种边界形状描述符。根据链码的起点位置不同，1个用链码表达的边界可以有多个一阶差分。1个边界的形状数是这些差分中其值最小的1个序列。,8.2边界线段的近似表达,用多边形去近似逼近边界：抗干扰性能好，且节省表达所需数据量。 常用的多边形表达方法有以下3种： (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。,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，如果将线拉紧则可得
4、到如下右图所示的最小周长多边形。,基于聚合（merge）的最小均方误差线段逼近法,先选1个边界点为起点，用直线依次连接该点与相邻的边界点。分别计算各直线与边界的（逼近）拟合误差，把误差超过某个限度前的线段确定为多边形的1条边并将误差置零。然后以线段另1端点为起点继续连接边界点，直至绕边界1周，,基于分裂（split）的最小均方误差线段逼近法,先连接边界上相距最远的2个象素（即把边界分成2部分），然后根据一定准则进一步分解边界，构成多边形逼近边界，直到拟合误差满足一定限度,区域表达,1、数组 2、四叉树表达法 每次一分为四 3、骨架表达 反映目标的结构形状。利用细化技术 理论上讲，每个骨架点保持
5、了其与边界点距离最小的性质. 实际上，采用逐次消去边界点的迭代细化算法。,8.4 边界描述,一、简单描述符 1、边界的长度 找出边界点，点数即为边界长度。 2、边界的直径 边界上相隔最远的2点之间的距离。 3、曲率 曲线斜率的变化率。 离散：Ci=i- i-1(斜率线的角度差）,二、形状数 基于链码。 三、矩 2描述曲线线段相对于均值的分布 3描述曲线线段相对于均值的对称性。 与绝对位置无关。 优点：容易计算，具有物理意义。,傅里叶描述,XY平面与复平面UV重合 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平面中的曲线段转化为复平面上的1个序列 曲线段 1个序列 （XY
6、) (UV),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)=u(k)+jv(k) s(k)的离散傅里叶变换是： Fourier级数中的一系列系数是直接与边界曲线的形状有关的，可作为形状的描述，称为傅里叶描绘子 ,S(w)可称为边界的傅里叶描述，它的傅里叶反变换是：,通过傅里叶系数提取形状特征,圆形度 细长度 散射度 凹度 形心偏差度,如果我们只利用S(w)的前M个系数(低频），这样可得到s(k)的1个近似： 可见k的取值范围不变,但MN. 高频-细节; 低频-总体形状 因此可用对应低频分量的傅里叶系数近似描述边界形状.,8.5 区域描述,一简单描述符 1、
7、区域面积 对属于区域的象素个数进行计数得到 2、区域重心 3、区域灰度:平均值、max、min、方差。,二、拓扑描述符和欧拉数 欧拉数是1种区域的拓扑描述符。拓扑学（topology）研究图形不受畸变变形（不包括撕裂或粘贴）影响的性质。 欧拉数描述的是区域的连通性。对1个给定平面区域来说，区域内的孔数H和区域内的连通组元（其中任2点可用完全在内部的曲线相连接的点集合）的个数C可被进一步用来定义欧拉数（Euler number）E： E=C-H,三、形状描述符,1、形状参数 形状参数（shape factor）F是根据区域的周长和区域的面积计算出来的： F=周长2/（4面积） F=1 区域为圆形
8、时 F1 其它形状时 形状参数在一定程度上描述了区域的紧凑性（compactness） 优点：鲁棒性好。,2、偏心率-伸长度（elongation）,也在一定程度上描述了区域的紧凑性。最简单方法：长轴/短轴 3、球状性 球状性（sphericity）S的定义为： S=内切圆半径/外切圆半径 圆： S=1; 非圆：S1 2个圆的圆心都在区域的重心上,4、 圆形性（circularity） R为从区域重心到边界点的平均距离，R为从区域重心到边界点的距离的均方差： 特征量C当区域R趋向圆形时是单增趋向无穷的,越大越圆,四、纹理描述符,直观地，纹理描述可提供区域的平滑、稀疏、规则性等特性。常用的3种纹
9、理描述方法是： 统计法； 结构法； 频谱法。 1、统计法 借助区域灰度的共生矩阵,从共生矩阵P可定义纹理描述符： Wm= p2(g1,g2) 纹理二阶矩-均匀性 We= - p(g1,g2) log p(g1,g2) 熵 _描述内容的随机性 Wc= |g1-g2|p(g1,g2) 对比度 Wh= p(g1,g2) /(k+ |g1-g2|) 均匀性,T1Z 28.9373 0.0127 0.0144 6.4110 标准差 归一化的平滑度 一致性 熵,T2 5.6905 0.0005 0.0563 4.4144,结构法,基本思想：纹理由纹理基元以一定规律重复排列组合而成。,频谱法,使用极坐标的傅立叶频谱S(r,) 利用傅立叶频谱的3个性质： 1）突起的尖峰给出了纹理模式的主要方向； 2）尖峰的位置给出了模式的基本空间周期 3）滤去周期性成分，余下的非周期性成分可用统计方法描述。 S（r): 某一方向上的频谱所表现的特性 S()： 以原点为圆心的圆形上的特性,
