數(shù)字?jǐn)z影測量課件

華北水利水電學(xué)院數(shù)字?jǐn)z影測量DigitalPhotogrammetry第三章影像特征提取與定位（1）回顧[一]數(shù)字影像傳感器[二]數(shù)字影像立體顯示數(shù)字影像傳感器的種類、優(yōu)勢立體顯示方式（立體觀察設(shè)備）[三]數(shù)字影像的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)字影像如何存貯;如何讀取;（重點(diǎn)）（難點(diǎn)）數(shù)字影像的文件形式;[四]數(shù)字影像重采樣理論影像重采樣的概念;影像重采樣的主要方法以及它們的優(yōu)缺點(diǎn);Review[一]影像信息量與特征內(nèi)容安排[二]點(diǎn)特征提取算子第三章影像特征提取與定位（1）FeatureExtractionandLocationOperatorsforImage（重點(diǎn)）第三章影像特征提取與定位（1）FeatureExtractionandLocationOperatorsforImage[一]影像信息量與特征1.信息量

信息或不確定性,是基本隨機(jī)事件發(fā)生概率的實(shí)值函數(shù)。通常,信息測度也稱為熵。影像的熵就是它的信息量的度量。

第三章影像特征提取與定位（1）FeatureExtractionandLocationOperatorsforImage[一]影像信息量與特征2.特征

特征是區(qū)分不同目標(biāo)圖像的根據(jù)，是不同目標(biāo)圖像固有性質(zhì)的某種表現(xiàn)形式。理論上,特征是影像灰度曲面的不連續(xù)點(diǎn)。在實(shí)際影像中,由于點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的作用，特征表現(xiàn)為在一個(gè)微小鄰域中灰度的急劇變化,或灰度分布的均勻性,也就是在局部區(qū)域中具有較大的信息量。

不同目標(biāo)的圖像特征主要決定于兩個(gè)方面:(1)目標(biāo)的性質(zhì)

(2)圖像的性質(zhì)1）特征概念第三章影像特征提取與定位（1）FeatureExtractionandLocationOperatorsforImage[一]影像信息量與特征2.特征2）特征的種類點(diǎn)狀特征線狀特征面狀特征

按特征形狀分:第三章影像特征提取與定位（1）FeatureExtractionandLocationOperatorsforImage[一]影像信息量與特征2.特征3）特征提取

是從圖像中提取圖像特征的技術(shù)過程?；蚴菑脑紙D像中提取區(qū)分某類目標(biāo)圖像依據(jù)的技術(shù)過程。為什么要進(jìn)行特征提??？

對一幅數(shù)字影像，我們最感興趣的是那些非常明顯的目標(biāo)，而要識別這些目標(biāo)，就要進(jìn)行特征提取。特征提取是影像分析和影像匹配的基礎(chǔ)，也是單張影像處理的最重要的任務(wù)。特征提取的復(fù)雜性和多樣性第三章影像特征提取與定位（1）FeatureExtractionandLocationOperatorsforImage[一]影像信息量與特征2.特征

特征提取的針對性和圖像特征的多樣性及近似性，造成了圖像特征提取的復(fù)雜性和多樣性。特征提取的方法（1）興趣值的選定

興趣值是判定所檢測像元是否為感興趣的特征的基本依據(jù)。（2）閾值的選定閾值是判定所檢測像元是否為感興趣的特征的標(biāo)準(zhǔn)。（3）特征提取策略（4）特征提取的基本過程3）特征提取第三章影像特征提取與定位（1）FeatureExtractionandLocationOperatorsforImage[二]點(diǎn)特征提取算子點(diǎn)特征主要指明顯點(diǎn)，如角點(diǎn)、圓點(diǎn)等。

點(diǎn)特征提取算子是指運(yùn)用某種算法使圖像中獨(dú)立像點(diǎn)更為突出的算子，它又被稱為興趣算子或有利算子，主要用于提取我們感興趣的點(diǎn)（如角點(diǎn)、圓點(diǎn)等）。

點(diǎn)特征的灰度特征第三章影像特征提取與定位（1）FeatureExtractionandLocationOperatorsforImage[二]點(diǎn)特征提取算子理想情況實(shí)際情況理想情況：灰度從一常數(shù)突然跳躍；實(shí)際情況：有一個(gè)緩慢變化趨勢；第三章影像特征提取與定位（1）FeatureExtractionandLocationOperatorsforImage[二]點(diǎn)特征提取算子1.Moravec算子

Moravec于1977年提出利用灰度方差提取點(diǎn)特征的算子。

rcw其中取其中最小者作為該像素（c,r）的興趣值：

第三章影像特征提取與定位（1）FeatureExtractionandLocationOperatorsforImage[二]點(diǎn)特征提取算子1.Moravec算子rcw（1）計(jì)算各像元的興趣值IV第三章影像特征提取與定位（1）FeatureExtractionandLocationOperatorsforImage[二]點(diǎn)特征提取算子1.Moravec算子（2）給定一經(jīng)驗(yàn)閾值，將興趣值大于該閾值的點(diǎn)（即興趣值計(jì)算窗口的中心點(diǎn)）作為候選點(diǎn)（3）選取候選點(diǎn)中的極值點(diǎn)作為特征點(diǎn)在一定大小的窗口內(nèi)（可不同于興趣值計(jì)算窗口），將候選點(diǎn)中興趣值不是最大者均去掉，僅留下一個(gè)興趣值最大者，該像素即為一個(gè)特征點(diǎn)。

特點(diǎn):在四個(gè)主要方向上，選取具有最大-最小灰度方差的點(diǎn)作為特征點(diǎn)。第三章影像特征提取與定位（1）FeatureExtractionandLocationOperatorsforImage[二]點(diǎn)特征提取算子2.Forstner算子a.利用Forstner算子直接提取的步驟計(jì)算各像素的Robert’s梯度和像素（c，r）為中心的一個(gè)窗口的灰度協(xié)方差矩陣，在影像中尋找具有盡可能小而接近圓的誤差橢圓的點(diǎn)作為特征點(diǎn)。

第三章影像特征提取與定位（1）FeatureExtractionandLocationOperatorsforImage[二]點(diǎn)特征提取算子2.Forstner算子a.利用Forstner算子直接提取的步驟（l）計(jì)算各像素的Robert’s梯度

第三章影像特征提取與定位（1）FeatureExtractionandLocationOperatorsforImage[二]點(diǎn)特征提取算子2.Forstner算子a.利用Forstner算子直接提取的步驟（2）計(jì)算（如5×5或更大）窗口中灰度的協(xié)方差矩陣其中:

第三章影像特征提取與定位（1）FeatureExtractionandLocationOperatorsforImage[二]點(diǎn)特征提取算子2.Forstner算子d.利用Forstner算子直接提取的步驟（3）計(jì)算興趣值q與權(quán)值DetN代表矩陣N之行列式trN代表矩陣N之跡q即像素(c,r)對應(yīng)誤差橢圓圓度：

其中a與b為橢圓之長、短半軸。為該像元的權(quán)。第三章影像特征提取與定位（1）FeatureExtractionandLocationOperatorsforImage[二]點(diǎn)特征提取算子2.Forstner算子d.利用Forstner算子直接提取的步驟（4）確定待選點(diǎn)若興趣值大于給定的閾值，則該像元為待選點(diǎn)。閾值為經(jīng)驗(yàn)值，可參考下列值：

其中為權(quán)平均值；為權(quán)的中值。當(dāng)q>Tq同時(shí)時(shí)，該像元為待選點(diǎn)。第三章影像特征提取與定位（1）FeatureExtractionandLocationOperatorsforImage[二]點(diǎn)特征提取算子2.Forstner算子d.利用Forstner算子直接提取的步驟（5）選取極值點(diǎn)即在一個(gè)適當(dāng)窗口中選擇權(quán)值最大的待選點(diǎn)（極值點(diǎn)）作為特征點(diǎn)。能給出特征點(diǎn)的類型且精度較高，但較復(fù)雜。特點(diǎn):本講小結(jié)[一]影像信息量與特征特征、特征種類、特征提取[二]點(diǎn)特征提取算子（重點(diǎn)）點(diǎn)特征提取算子Moravec算子、Forstner算子提取點(diǎn)特征的方法步驟第三章影像特征提取與定位（1）FeatureExtractionandLocationOperatorsforImage特征提取的復(fù)雜