圖像識別與處理技術

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1、第六章圖像識別與處理技術授課老師：蒙自明物理與光電工程學院mengzm@gdut.edu.cn1獲取信息處理信息識別信息被識別信息已識別信息自動識別系統(tǒng)自動識別系統(tǒng)是一個以信息處理為主的技術系統(tǒng)，它的輸入端是將被識別的信息，輸出端是已識別的信息。自動識別系統(tǒng)的輸入信息分為特定格式信息和圖像圖形格式信息兩大類21、特定格式信息識別系統(tǒng)特定格式信息就是采用規(guī)定的表現(xiàn)形式來表示規(guī)定的信息。如條碼符號、IC卡中的數(shù)據(jù)格式等。系統(tǒng)模型如下圖：被識別信息獲取信息譯碼已識別信息識別信息32、圖像圖形格式信息識別系統(tǒng)圖象圖形格式信息則是指二維圖像與一維波形等信息。如二維圖像包括的文字、地圖、

2、照片、指紋、語音等。系統(tǒng)模型如下圖：被識別信息已識別信息數(shù)據(jù)采集獲取預處理特征提取與選擇分類決策識別信息4圖像處理、識別及理解圖像圖像圖像處理（編碼、壓縮、增強分割）圖像類別+結構分析圖像識別（特征提取、分類分析）圖像圖像描述+解釋圖像理解5圖像識別過程圖像信息獲取圖像預處理圖像特征提取圖像特征匹配結果6圖像識別運用模式識別的原理對圖像對象進行分類的學問。模式（pattern）與模式識別（patternrecognition）廣義地說，存在于時間和空間中可觀察的事物，如果我們可以區(qū)別它們是否相同或是否相異，都可以稱之為模式。模式識別就是根據(jù)觀察到的事物的模式對事物進行分類的過

3、程。7*模式是一個客觀事物的描述，即一個可用來仿效的完善的例子。模式識別按照哲學的定義，是指一個“外部信息到達感覺器官并被轉換成有意義的感覺經(jīng)驗”的過程。模式識別問題通常表現(xiàn)為對一組過程或事件的判別或分類。**按照廣義的定義，模式是一些供模仿用的、完美無缺的標本。模式識別就是識別出特定客體所模仿的標本?？腕w是指人類能用感官直接或間接接收的外部信息，不如聲音、圖像、文字是模式，心電圖、腦電圖、地震波也是模式。8**模式類的定義模式類是具有某些公共特征的模式的系列（集合）模式類用w1,w2,…wM表示，M是類的個數(shù)**模式識別的定義根據(jù)對象的特征組成的模式，確定對象是屬于那一個模

4、式類，即為模式識別模式與模式類舉例已知汽車的長、寬、高（x1,x2,x3）,希望識別出，大客車、小轎車、卡車（w1,w2,w3）9模式識別的過程是由計算機（機器）來自動完成。廣義上說，模式識別屬于人工智能的范疇。10模式識別系統(tǒng)的基本構成11（1）數(shù)據(jù)（信息）獲取通過傳感器，將光或聲等信息轉化為電信息。（2）預處理：A、信號增強：去除噪聲，加強有用信息。信號恢復：對退化現(xiàn)象進行復原。B、歸一化處理（例如圖像大小的歸一化；神經(jīng)網(wǎng)絡輸入數(shù)據(jù)的歸一化）12（3）特征提取和特征選擇A、特征分類：物理特征、結構特征、數(shù)學特征。B、特征形成：根據(jù)被識別的對象產(chǎn)生出一組基本特征，它可以是計

5、算出來的（當識別對象是波形或數(shù)字圖像時），也可以是用儀表或傳感器測量出來的（當識別對象是事物或某種過程時），這樣產(chǎn)生的特征叫做原始特征。C、特征提?。涸继卣鞯臄?shù)量可能很大，通過映射（或變換）的方法可以用低維空間表示樣本，這個過程叫做特征提取。映射后的二次特征是原始特征的線性組合（通常是線性組合）。D、特征選擇：從一組特征中挑選出一些最有效的特征以達到降低特征空間維數(shù)的過程。13例如：一幅96x64的圖象細節(jié)點：分歧點、端點14特征提取和選擇：特征能夠較容易地從圖像中提??；所選取的特征必須有利于分類。15（4）分類器設計分類器設計的主要功能是通過訓練確定判決規(guī)則，使按此類判決

6、規(guī)則分類時，錯誤率最低或風險最小。（5）分類決策分類器按已確定的分類判別規(guī)則對待識模式進行分類判別，輸出分類結果，這就是分類器的使用過程，也稱分類決策**。16模式可以是以矢量形式表示的數(shù)字特征；也可以是以句法結構表示的字符串或圖；還可以是以關系結構表示的語義網(wǎng)絡或框架結構等。對于上述三種類型的模式，必須分別使用不同的識別方法：統(tǒng)計模式識別，結構（句法）模式識別和人工智能方法（神經(jīng)網(wǎng)絡識別）。17常用的模式序列表示方法模式向量、模式串、模式樹模式向量模式向量用粗體的小寫字母表示，如x,y，形式如下：其中每一個xi代表第i個描述子，n是這種描述子的數(shù)量。模式向量被表示為一列或表

7、示成x=(x1,x2,…,xn)T，其中T指出是轉秩x=x1x2.xn18x=x1x2模式向量舉例假設我們想描述三種蝴蝶花（多毛的、維吉尼亞、多色的）通過測量它們花瓣的寬度和長度。這里涉及一個兩維的模式向量：其中x1、x2分別對應花瓣的長和寬三種模式類用w1、w2、w3表示19模式樹以分層目錄結構排序的模式類，一般多采用樹結構。模式樹舉例圖像城市田園城區(qū)內城市郊公路草地森林娛樂區(qū)商業(yè)區(qū)娛樂區(qū)商業(yè)區(qū)20模式串用于以對象特征的結構或空間關系作為模式的識別模式串舉例：梯狀的模式abaaabbb(1)S->aA