条状纹理描述与方向场的建立

条状纹理描述与方向场的建立

时间:2018-03-14 作者:柯绿科技

通过对纹理图像的分析可以知道,粗糙性和方向性是纹理的两个重要特性,对于方向性而言,任何纹理都存在方向性,只是强弱的程度不同。本章将专门讨论的条状纹理,是指方向性表现尤为明显的一类纹理,对这类纹理的定义并不十分严格,但在实际处理中却经常遇到。条状纹理不仅具有所有纹理的共同特征,还具有方向性,条状性等显著特征,基午这些特征产生了一些特定的边缘检测、图像分割和图像增强等图像处理技术。因此,单独对其方向性特征进行研究将更加具有实际意义。

在分析条状纹理特征之前,有必要对纹理方向性的分辨率做一些说明。在上一章的纹理特征分析中,为了说明方向性的特点,选用的是具有单一方向的纹理,回避了在多大分辨区域内来讨论纹理方向性的问题,而实际上,很多情况下,纹理在大的范围内并不表现为统一的方向。因此,在专门对条纹进行研究的时候,需要更多地对纹理方向性进行局部的讨论。这样才能准确地描述纹理的方向特征。

条状纹理

条状纹理描述与方向场的建立

首先,定性地描述某一点视觉条状纹理的物理模型,即在一定的邻域像素子集中灰度变化呈现总体走向,满足切线方向灰度变化缓慢,法线方向灰度变化急剧的特点。

由于条状纹理空间的每一点均具有的方向特征,于是引入场的概念,建立条状纹理的方向场。

常见的方向场定义存在两个问题:

(一)标量方向场

将方向场定义为标量场,即以角度值代替方向,这实际上是将方向看作了标量,这将丧失方向所具有的连续周期性,导致后续对方向场进行的处理产生严重误差。举个简单的例子,若要计算兀/8方向和7兀/8方向的平均方向,如果基于标量计算,结果将是兀/2,而实际上答案应该是0方向,可见,如此导致的误差将是两个互相垂直方向的严重错误。

(二)梯度矢量场

从实质上讲,梯度矢量是基于2X2邻域内对X,y两个方向灰度变化的判断,来推测实际方向。这在复杂的图像处理中,极易受噪声千扰,将难以避免带来误差。且在实际应用中,放弃了对关模的利用,使得矢量方向场的优势并未完全发挥。

本文通过引入各向纹理特征对比度参数建立矢量方向场。并给予矢量的模以现实意义,利用其具有的权值效应,参与方向的加权运算。使方向场的定义更加合理。

则O(x,y)是在凡域的纹理特征方向场函数。其中,r(x,y)和20(x,y)分别代表矢量的模和辐角,r(x,y)定义为纹理方向的锐度系数,取值范围为[[0,1],表示条状纹理的锐化程度;0(x,y)是表征方向场走向角度的函数,取值范围为(0,兀)。

定义中的系数2是为了满足角度的2兀周期及其连续性而引入的。由于矢量的辐角是建立在传统方向角度的基础上的,如果我们将矢量的辐角直接代为方向的角度,将使矢量丧失连续性,不利于后续处理。

在定义了方向场表达式之后,便可以引入图像的方向场模型。图像方向场模型建立的过程是一种对原始图像二维信号的变换,称之为方向场变换OT。

由此可见,m,n的选取与图像的成像分辨率有很大关系,需要根据实际情况来确定,尽量使图像的方向特征准确而完整地反映出来。

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