第12章形状分析.ppt
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1、章毓晋 (TH-EE-IE),第12章 形状分析,12.1 关于形状的讨论 12.2 平面形状的分类 12.3 形状特性的描述 12.4 基于技术的描述 12.5 拓扑结构的描述 12.6 分形维数,章毓晋 (TH-EE-IE),12.1 关于形状的讨论,1. 什么是形状 许多人都知道,但没人能全面定义的概念 读书辨字时,主要是形状信息在起作用 但用语言来解释形状是比较难的 几个看起来简单,但很难回答的问题 (1) 什么是形状? (2) 什么是客观世界中一个物体的形状? (3) 什么是图象中一个区域的形状?,章毓晋 (TH-EE-IE),1. 什么是形状 字典中关于形状的几个定义: (1) 形
2、状是由轮廓或外形所确定的外观 (2) 形状是具有形体或图案的东西 (3) 形状是伴随模式的 (4) 形状是实际物体或几何图案的一个性 质,该性质依赖于组成该物体或图案 的轮廓或表面的所有点间的相对位置,12.1 关于形状的讨论,章毓晋 (TH-EE-IE),1. 什么是形状 形状的定义: 一个目标的形状就是该目标边界上所有点 组成的模式 形状可定义为“连通的点集合” 一般考虑形状时,均考虑“单个”且“完整” 的目标。“单个”和“完整”均可用连通的数 学概念来描述,12.1 关于形状的讨论,章毓晋 (TH-EE-IE),2. 形状研究的工作内容 (1) 预处理 采集图象,存储图象,消除噪声,分割
3、目标 (2) 形状表达和描述 (3) 形状分类 对给定形状的目标确定它是否属于某个预先定义 的类别(有监督分类 ) 对预先没有分类的形状如何定义或辨识其中的类 别(无监督分类或聚类 ),12.1 关于形状的讨论,章毓晋 (TH-EE-IE),3. 形状分析的方法 描述常采用的三类方法 特征的方法,形状变换的方法,基于关系的方法 描述符 一个形状性质可用基于不同的理论技术的 描述符来描述 借助同一种理论技术也可以获得不同的描 述符以刻画目标形状的不同性质,12.1 关于形状的讨论,章毓晋 (TH-EE-IE),12.2 平面形状的分类,各阶导数均存在,没有自交叉,章毓晋 (TH-EE-IE),1
4、2.2 平面形状的分类,(1) 粗和细形状 粗形状指包括内部的区域 细形状指没有充满的区域 2-D目标的外形(silhouette),章毓晋 (TH-EE-IE),12.2 平面形状的分类,(2) 参数曲线 点在2-D空间 移动得到的轨迹 位置矢量的集合 参数为t 时的点速度,章毓晋 (TH-EE-IE),12.2 平面形状的分类,(3) 规则曲线 如果一条参数曲线的速度永远不为零,则 称该曲线为规则曲线 规则曲线速度的一个重要性质: 各点的速度矢量都与曲线在该点相切 归一化以使沿曲线的切向矢量为单位大小,章毓晋 (TH-EE-IE),12.3 形状特性的描述,形状和尺寸 任何目标均可用它的形
5、状和尺寸来描述? 形状性质与尺寸性质不相关? 描述微结构的形状参数应具有一些共性 12.3.1 形状紧凑性描述 12.3.2 形状复杂性描述,章毓晋 (TH-EE-IE),12.3.1 形状紧凑性描述,对应目标的几何参数,所以均与尺度有关 1. 外观比 外观比(aspect ratio)常用来描述塑性形 变后目标的形状(细长程度) 可借助目标围盒定义 L和W分别是目标围盒的长和宽,章毓晋 (TH-EE-IE),12.3.1 形状紧凑性描述,2、形状因子 基于周长和面积 F 的值当区域为圆时达到最小(1) 没有量纲,所以对尺度变化不敏感 问题:形状不同,形状因子可能相同,章毓晋 (TH-EE-I
6、E),12.3.1 形状紧凑性描述,3、偏心率 利用整个区域的所有象素 描述了区域的紧凑性(伸长情况) 由惯量推出 转动惯量 惯性积,章毓晋 (TH-EE-IE),12.3.1 形状紧凑性描述,3、偏心率 半轴长 E = p / q E 的值当区域为圆时 达到最小(1),章毓晋 (TH-EE-IE),12.3.1 形状紧凑性描述,4、球状性 原本指3-D目标的表面积和体积的比值 基于区域的内切圆和外接圆(圆心为重心) 区域为圆时 S 值达到最大(1),章毓晋 (TH-EE-IE),12.3.1 形状紧凑性描述,5、圆形性 利用所有轮廓点 区域趋向圆时 C 值趋于无穷,章毓晋 (TH-EE-IE
7、),12.3.1 形状紧凑性描述,区域描述符示例 几个典型的简单物体,章毓晋 (TH-EE-IE),12.3.1 形状紧凑性描述,几个描述符的比较 外观比: 比较容易计算 但不适合用来描述非规则性 形状因子: 对非规则性比较敏感 对形状伸长度方面不如外观比敏感 球状性: 对伸长度和不规则性都比较敏感,章毓晋 (TH-EE-IE),12.3.2 形状复杂性描述,(1) 细度比例(thinness ratio):形状因子的倒数, 即4p(A/B2) (2) 面积周长比:A/B (3) 矩形度(rectangularity):定义为A/AMER,其中 AMER代表围盒面积。 (4) 与边界的平均距离
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- 12 形状 分析
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