图像颜色特征提取基本知识
计算机视觉的基础知识
计算机视觉的基础知识计算机视觉是一门研究计算机系统如何“理解”和解释视觉信息的学科领域。
它是人工智能和计算机图形学的交叉学科，涉及图像处理、模式识别、机器学习和计算机图形学等多个领域，可以应用于医学影像、自动驾驶、安防监控、智能手机相机等各种领域。
本文将介绍计算机视觉的基础知识，包括图像处理、特征提取、目标检测、深度学习和计算机视觉应用等方面的内容。
一、图像处理图像处理是计算机视觉的基础技术之一，它涉及对图像进行预处理、增强、噪声去除、边缘检测、图像分割等操作。
常见的图像处理技术包括模糊滤波、锐化滤波、直方图均衡化、腐蚀膨胀、边缘检测算子等。
图像处理技术可以帮助计算机系统更好地理解图像信息，为后续的特征提取和目标检测提供更好的输入数据。
二、特征提取特征提取是计算机视觉中的重要环节，它涉及将图像中的信息转化为计算机能够理解的特征向量。
常见的特征提取方法包括颜色直方图、梯度直方图、局部二值模式、哈尔小波变换等。
特征提取的目标是提取出能够表征图像内在信息的特征向量，为后续的目标检测和分类任务提供有效的输入。
三、目标检测目标检测是计算机视觉中的核心任务之一，它涉及在图像中识别和定位特定的目标物体。
目标检测技术可以分为两个阶段：特征提取和目标分类。
在特征提取阶段，计算机系统会对图像中的信息进行提取，然后通过各种分类算法进行目标分类。
常见的目标检测算法包括Haar特征级联检测器、HOG+SVM、YOLO、Faster R-CNN等。
四、深度学习深度学习是近年来计算机视觉领域取得突破性进展的重要驱动力。
深度学习借鉴了人脑神经元网络的结构，通过多层神经网络进行特征提取和分类，在图像识别、目标检测、语义分割等任务中取得了显著的成果。
常见的深度学习模型包括卷积神经网络（CNN）、循环神经网络（RNN）、长短时记忆网络（LSTM）、生成对抗网络（GAN）等。
五、计算机视觉应用计算机视觉在各个领域都有着广泛的应用，以下是其中的一些典型应用：1.医学影像：计算机视觉可以帮助医生对CT、MRI等医学影像进行自动分析和诊断，辅助医生制定治疗方案。
图像操作入门知识点总结
图像操作入门知识点总结一、图像的基本概念图像是一种用来表示可视信息的二维空间数据，它通常以像素的形式存在。
每个像素代表图像中的一个点，可以包含颜色信息或灰度信息。
常见的图像格式包括JPEG、PNG、BMP 等。
图像的大小可以通过像素的数量来表示，如800x600表示图像的宽度为800像素，高度为600像素。
二、图像的读取和存储在进行图像操作时，首先需要将图像从文件中读取到内存中进行处理。
常见的图像处理库如OpenCV、Pillow、matplotlib等都提供了读取和存储图像的函数。
图像的读取和存储操作可以通过这些库的函数来实现。
三、图像的显示图像的显示是图像操作中的重要部分，它可以帮助人们查看和编辑图像。
常见的图像显示工具包括matplotlib、PIL等。
这些工具可以通过简单的代码来显示图像，同时还可以进行缩放、平移、旋转等操作。
四、图像的编辑图像编辑是图像操作的核心内容，它可以帮助人们对图像进行各种修改和处理。
常见的图像编辑操作包括调整亮度、对比度、色彩平衡、滤镜、边缘检测等。
这些操作可以通过一些基本的图像处理算法来实现。
五、图像的处理图像处理是图像操作的另一个重要部分，它可以帮助人们对图像进行复杂的操作和分析。
常见的图像处理操作包括图像变换、变形、分割、合成、增强等。
这些操作可以通过一些高级的图像处理算法和技术来实现。
六、图像的美化图像美化是图像操作的一个重要应用，它可以帮助人们对图像进行艺术化处理和修饰。
常见的图像美化操作包括修复图像、去噪、修补、修剪、添加特效等。
这些操作可以通过一些专门的图像美化工具或者算法来实现。
七、图像的分析图像分析是图像操作的另一个重要应用，它可以帮助人们对图像进行特征提取、目标检测、图像识别等操作。
常见的图像分析操作包括特征提取、目标检测、图像匹配、物体识别等。
这些操作可以通过一些专门的图像分析算法和技术来实现。
八、图像的应用图像操作在很多领域都有广泛的应用，包括计算机视觉、图像处理、数字图书馆、虚拟现实、增强现实、医学影像等。
特征提取与转换：掌握特征提取和转换的方法和技巧
方法和技巧
01
特征提取的基本概念与方法
特征提取的定义与作用
特征提取的定义
特征提取的作用
• 从数据中提取出对问题解决
• 提高模型的性能和准确性
有关键意义的信息
• 降低计算复杂度，提高实时
• 降低数据的维度，提高数据
性
处理和分析的效率
• 有助于数据可视化和信息解
• 特征提取是机器学习和数据
征转换方法
01
02
03
• 主成分分析（PCA）、奇异
• 核方法（如支持向量机、核
• 独热编码、词袋模型等
值分解（SVD）等
主成分分析等）
• 应用：自然语言处理、推荐
• 应用：图像处理、语音识别、
• 应用：图像处理、语音识别、
系统、计算机视觉等领域
自然语言处理等领域
自然语言处理等领域
03
特征提取与转换的实际应用案例
释
挖掘领域的关键步骤
特征提取的基本原则与要求
特征提取的要求
• 特征应具有可解释性：特征的含义和计算方法应易于理解
• 特征应具有鲁棒性：特征应在一定程度上抵抗噪声和干扰，保持稳定性
• 特征应具有普遍性：特征应在不同场景和任务中具有通用性，便于迁移学习
特征提取的基本原则
• 有效性：提取的特征应具有代表性和区分度，对问题解决有实际意义
基于几何特征的特征提取方法
• 形状描述子、局部特征等
• 应用：计算机视觉、图像识别、机器人视觉等领域
02
特征转换的基本概念与方法
特征转换的定义与作用
特征转换的定义
特征转换的作用
• 将原始特征转化为新的特征空间，以
图像特征提取方法详解(七)
图像特征提取方法详解图像特征提取是计算机视觉和图像处理领域中的一个重要任务。
它是将图像中的信息转换成一组能够用来描述和区分对象的特征向量。
这些特征向量可以用于图像分类、目标检测、图像匹配等各种应用。
在本文中，我们将详细介绍图像特征提取的一些常见方法。
一、灰度共生矩阵（GLCM）灰度共生矩阵是一种用来描述图像纹理特征的方法。
它通过统计图像中像素点灰度值和它们的空间关系来描述纹理特征。
通过计算灰度共生矩阵，可以得到一些统计特征如对比度、能量、熵等。
这些特征能够很好地描述图像的纹理特征，对于纹理分类和检测非常有用。
二、方向梯度直方图（HOG）HOG特征是一种用来描述图像形状和轮廓的方法。
它通过计算图像中像素点的梯度方向和大小来描述图像的边缘特征。
HOG特征在目标检测和行人识别等领域有着广泛的应用，它能够很好地捕捉到目标的形状和轮廓信息。
三、尺度不变特征变换（SIFT）SIFT是一种用来描述图像局部特征的方法。
它通过寻找图像中的关键点，并计算这些关键点周围的局部特征来描述图像。
SIFT特征具有旋转不变性和尺度不变性，对于图像匹配和目标识别有着很好的效果。
四、颜色直方图颜色直方图是一种用来描述图像颜色特征的方法。
它通过统计图像中像素点的颜色分布来描述图像的颜色特征。
颜色直方图在图像检索和图像分类中有着广泛的应用，它能够很好地表征图像的颜色信息。
五、局部二值模式（LBP）LBP特征是一种用来描述图像纹理特征的方法。
它通过比较像素点和它周围邻域像素的灰度值来描述图像的纹理特征。
LBP特征在纹理分类和人脸识别等领域有着广泛的应用，它能够很好地捕捉到图像的纹理信息。
六、特征选择和降维在实际应用中，图像特征往往具有高维性和冗余性，为了提高分类和检测的效果，需要进行特征选择和降维。
特征选择是指从原始特征中选择出最具有代表性和区分性的特征，而降维则是通过一些数学方法将高维特征映射到低维空间。
常用的特征选择和降维方法包括主成分分析（PCA）、线性判别分析（LDA）等。
图像颜色特征提取基本知识
、颜色特征1颜色空间1.1 RGB 颜色空间是一种根据人眼对不同波长的红、绿、蓝光做出锥状体细胞的敏感度描述的基础彩色模式，R 、 G 、B 分别为图像红、绿、蓝的亮度值，大小限定在0〜1或者在0〜255。
1.2 HIS 颜色空间 是指颜色的色调、亮度和饱和度 ,H 表示色调，描述颜色的属性，如黄、红、绿，用角度0〜360 度来表示;S 是饱和度，即纯色程度的量度，反映彩色的浓淡，如深红、浅红，大小限定在0〜 1；1是亮度，反映可见光对人眼刺激的程度 ，它表征彩色各波长的总能量，大小限定在0〜1。
1.3 HSV 颜色模型HSV 颜色模型依据人类对于色泽、 明暗和色调的直观感觉来定义颜色 ，其中H (Hue)代表 色度，S (Saturat i on)代表色饱和度，V (V alue)代表亮度，该颜色系统比 RGB 系统更接近于 人们的经验和对彩色的感知，因而被广泛应用于计算机视 觉领域。
已知 RGB 颜色模型，令 M A X = max {R , G, B },M IN =m in{R , G,B },分别为 RGB 颜色2颜色特征提取算法 2.1 一般直方图法 颜色直方图是最基本的颜色特征表示方法 ，它反映的是图像中颜色的组成分布，即出现了哪些颜色以及各种颜色出现的概率。
其函数表达式如下： 模型中R 、G 、B 三分量的最大和最小值S =(M A X - M IN)/M A XH = 60*(G- B)/(M A X - M IN)120+ 60*(B - R)/(M A X - M IN) 240+ 60*(R -G)/(M A X - M IN),RGB 颜色模型到HSV 颜色模型的转换公式为 R = M A X G= M A XB = M A XH(k)= n k/N (k=0,1,…丄-1) (1)其中,k代表图像的特征取值丄是特征可取值的个数，n k是图像中具有特征值为k的象素的个数,N是图像象素的总数。
图像处理 知识点总结
图像处理知识点总结图像处理是一门涉及到数字图像和计算机图像的处理与分析技术的学科，它在工程、科学、医学、艺术和其他领域中都有着广泛的应用。
图像处理技术在计算机视觉、模式识别、图像合成、图像压缩、图像分割、图像识别等领域起着至关重要的作用。
本文将从基础概念、图像获取、图像增强、图像压缩、图像分割、图像识别等方面对图像处理的相关知识点进行总结。
一、基础概念1.1 图像的定义图像是一种用于表示事物或场景的视觉信息，通常以数字形式存在，是由大量的像素点组成的。
每个像素点记录了图像中某个点的亮度和颜色信息。
1.2 图像的表示图像可以使用灰度图或彩色图来表示。
灰度图是由单一颜色通道来表示图像的，通常用于黑白图像或需要简化处理的图像。
而彩色图需要使用多个颜色通道来表示图像的色彩信息。
1.3 像素像素是图像的最小单元，每个像素点都有自己的坐标和像素值。
在灰度图中，像素值代表了该点的亮度，而在彩色图中，像素值则包含了红、绿、蓝三个通道的信息。
1.4 图像尺寸图像的尺寸是指图像的长和宽，通常用像素来表示。
图像的尺寸决定了图像的清晰度和细节。
1.5 图像的坐标系图像的坐标系通常以左上角为原点，x轴向右递增，y轴向下递增。
在一些图像处理库中，图像的坐标系以左下角为原点，x轴向右递增，y轴向上递增。
1.6 数字图像数字图像是指使用数字方式表示的图像，它可以使用0和1的二进制来表示黑白图像，或者使用多个颜色通道的数值来表示彩色图像。
数字图像可以在计算机上进行处理和存储。
二、图像获取2.1 图像采集图像的获取通常是通过摄像机、扫描仪、卫星遥感等设备进行采集。
在图像采集过程中，需要注意光照、环境等因素对图像质量的影响。
2.2 数字化数字化是将模拟信号转换成数字信号的过程，通常将模拟图像通过采样、量化和编码等步骤转换成数字图像。
2.3 图像格式图像格式是指存储图像数据的方式。
常见的图像格式有JPEG、PNG、BMP、GIF等。
不同的格式对图像数据的存储方式、压缩方式、颜色深度等均有不同。
MATLAB中的图像特征提取技巧
MATLAB中的图像特征提取技巧图像特征提取是图像处理和计算机视觉领域中的重要任务之一。
在MATLAB 中，有许多强大的工具和算法可用于提取图像中的特征，从而实现图像分类、目标检测和图像分割等应用。
本文将介绍一些MATLAB中常用的图像特征提取技巧。
一、颜色特征提取在图像中，颜色可以是一个重要的特征。
MATLAB提供了许多函数来提取图像中的颜色特征。
例如，可以使用rgb2hsv函数将彩色图像转换为HSV色彩空间，然后提取H、S、V三个通道的直方图作为颜色特征。
另外，还可以使用rgb2gray函数将彩色图像转换为灰度图像，然后计算灰度直方图作为颜色特征。
二、纹理特征提取纹理是一个描述图像表面细节的特征。
MATLAB中有多种方法可用于提取图像的纹理特征。
例如，可以使用graycomatrix函数计算灰度共生矩阵，然后利用该矩阵计算纹理特征，如能量、对比度和相关性等。
此外，还可以使用纹理滤波器，例如Gabor滤波器来提取图像的纹理特征。
三、形状特征提取形状是描述物体外观的特征之一。
在MATLAB中，可以使用多种方法来提取图像的形状特征。
例如，可以使用边缘检测算法，如Canny边缘检测算法或Sobel边缘检测算法来提取图像的边缘信息。
此外，还可以使用形状描述子，例如Hu矩或Zernike矩等来描述物体的形状特征。
四、局部特征提取局部特征是指图像中的一小部分区域的特征。
在MATLAB中，可以使用SIFT （尺度不变特征变换）或SURF（加速稳健特征）等算法来提取图像的局部特征。
这些算法能够在尺度、旋转和光照变化的情况下提取出具有鲁棒性的特征点。
五、深度学习特征提取近年来，深度学习在图像处理和计算机视觉中取得了巨大的成功。
在MATLAB中，可以使用深度学习工具箱来进行图像特征提取。
例如，可以使用预训练的深度神经网络模型（如AlexNet、VGGNet和ResNet等）来提取图像的特征。
这些模型通过在大规模图像数据上进行训练，能够学习到丰富的图像特征表示。
图像特征提取方法的综述图像特征提取方法的综述
２ 图 像 特 征 提 取 方 法 分 类
２ １颜 色 特 征 提 取 ．
颜色特征是通过 图像或 图像 区域 的颜 色特征来描述 ， 它具有整体性． 颜色特 征提取方 法有颜色直方 图、 色集 、 色矩 颜 颜
现 如 今 ， 像 特 征 提 取 技 术 已经 运 用 到 了我 们 生 活 的各 个 领 域 ， 古 建 筑 重 建 和 保 护 、 感 图 像 分 析 、 市 规 划 及 医 学 诊 断 图 如 遥 城 等 ． 像 特 征 提 取 技 术 不 仅 创 造 了新 的科 学技 术 成 果 ， 且 大 大 提 高 了数 字 化 的 准 确 度 和 准 确 率 ＿ ． 者 基 于 图 像 处 理 技 图 而 １笔 ］
文章 编号 ：０ ７ ９ ５ ２ １ ） ５ ０ ３ ５ １ ０ —２ ８ （ ０ １ ０ —０ ４ —０
图像 特 征 提取 方 法 的 综述
王志瑞 ， 闫彩 良
（ 安建筑科技大学 ， 西 西安 西 陕 摘 ７０５） １０ ５
要： 图像 特 征 提 取 从 计 算 机 视 觉和 图像 处 理 中分 离 出来 ， 用计 算机 来 分析 和 处 理 图像 信 息 ， 后 确 定 图像 中的 不 运 然
名 的 ＧＬ Ｍ （ ｒｙＬ ｖ ｌ ｏｏｃ ｒｅｃ ｔ ｘ ［ 方 法 ， 的 经典 方 法 对 纹 理 的 分 析 理 解 以及 特 征 提 取 提 供 了 很 好 的 理论 基 Ｃ Ｇ ａ ｅ ｅ Ｃ —ｃｕｒｎ ．Ｏ年 代 以后 ， 们 发 现 传 统 的 图像 特 征 提 取 方 法存 在 不 足 之 处 ， ９ 人 即不 能 有 效 描 述 图像 特 征 ， 波 理 论 的 出 现 小
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一、颜色特征1 颜色空间1.1 RGB 颜色空间是一种根据人眼对不同波长的红、绿、蓝光做出锥状体细胞的敏感度描述的基础彩色模式,R、G、B 分别为图像红、绿、蓝的亮度值,大小限定在 0～1 或者在 0～255。
1.2 HIS 颜色空间是指颜色的色调、亮度和饱和度,H表示色调,描述颜色的属性,如黄、红、绿,用角度 0～360度来表示;S 是饱和度,即纯色程度的量度,反映彩色的浓淡,如深红、浅红,大小限定在 0～1;I 是亮度,反映可见光对人眼刺激的程度,它表征彩色各波长的总能量,大小限定在 0～1。
1.3 HSV 颜色模型HSV 颜色模型依据人类对于色泽、明暗和色调的直观感觉来定义颜色, 其中H (Hue)代表色度, S (Saturat i on)代表色饱和度,V (V alue)代表亮度, 该颜色系统比RGB 系统更接近于人们的经验和对彩色的感知, 因而被广泛应用于计算机视觉领域。
已知RGB 颜色模型, 令M A X = max {R , G, B },M IN =m in{R , G,B }, 分别为RGB 颜色模型中R、 G、 B 三分量的最大和最小值, RGB 颜色模型到HSV 颜色模型的转换公式为: S =(M A X - M IN)/M A XH = 60*(G- B)/(M A X - M IN) R = M A X120+ 60*(B – R)/(M A X - M IN) G= M A X240+ 60*(R – G)/(M A X - M IN) B = M A XV = M A X2 颜色特征提取算法2.1 一般直方图法颜色直方图是最基本的颜色特征表示方法,它反映的是图像中颜色的组成分布,即出现了哪些颜色以及各种颜色出现的概率。
其函数表达式如下:H(k)= n k/N (k=0,1,…,L-1) (1)其中,k 代表图像的特征取值,L 是特征可取值的个数,n k是图像中具有特征值为 k 的象素的个数,N 是图像象素的总数。
由上式可见,颜色直方图所描述的是不同色彩在整幅图像中所占的比例,无法描述图像中的对象或物体,但是由于直方图相对于图像以观察轴为轴心的旋转以及幅度不大的平移和缩放等几何变换是不敏感的,而且对于图像质量的变化也不甚敏感,所以它特别适合描述那些难以进行自动分割的图像和不需要考虑物体空间位置的图像。
由于计算机本身固有的量化缺陷,这种直方图法忽略了颜色的相似性,人们对这种算法进行改进,产生了全局累加直方图法和局部累加直方图法。
2.2 全局累加直方图法全局累加直方图是以颜色值作为横坐标,纵坐标为颜色累加出现的频数,因此图像的累加直方空间 H 定义为:到的颜色数。
在全局累加直方图中,相邻颜色在频数上是相关的。
相比一般直方图,它的存储量和计算量有很小的增加,但是它消除了一般直方图中常见的零值以及一般直方图量化过细过粗检索效果都会下降的缺陷。
2.3 局部累加直方图法把色度沿分布轴分成若干个局部区间的方法称为局部累加直方图法。
它的基本原理是:色度轴上各种颜色的分布是连续过渡的,各颜色区之间不存在截然不同的界限。
先采用 60°为区间的长度,将 H 轴分成 6 个不重叠的局部区间[60k,60(k+1)],k=0,1,…,5,计算出每个局部区间的累加直方图,再改变区间划分为[30+60k,(30+60(k+1))mod 360],k=0,1,…,5,并计算出这时每个局部区间的累加直方图,最后将这两次计算的累加直方图逐项相加取平均,作为最终的特征直方图用于检索。
2.4 颜色参量的统计特征法由于直方图法在颜色的表达中没有考虑到人眼的视觉感受,忽略颜色参量含义及其对图像像素间关系,为弥补直方图法的不足,提取颜色特征,对颜色参量进行分析、统计、处理,在应用中表现出好的效果。
RGB 和 HIS 颜色空间在颜色参量的统计特征中具有重要的作用。
在实际的图像处理中,RGB 颜色系统的 r,g,b 值计算公式如下:r=R／(R+G+B),g=G ／(R+G+B),b=B／(R+G+B) (3)从上面的公式(3)可以推断出 RGB 颜色系统的 r,g,b 只是比值与光照强度变化无关。
由 RGB 向 HIS 空间进行转换,可以得到 HIS 值,转换方法如下:Max=max(R,G,B),Min=min(R,G,B) (4)I=0.229R+0.587G+0.114B (5)其中,R,G,B,S,I ∈[0,1],H ∈[0,360]。
从公式(7)可以看出,HIS 颜色空间的优势在于其本身的颜色参量间相关性差,尤其参量 I 和参量 H、S 之间,具有对外界环境的惰性特征,我们可以只对 S 和 H 进行分析来消除光照对采样图像的影响。
另一方面,HSI 颜色空间与人眼的视觉特性比较接近颜色参量较好的表达了人眼视觉的特点。
2.5颜色的一阶矩 ( mean ) μi和二阶矩 (variance)σi2.6基于小波的分块图像颜色特征提取基于分块的 HSI分量低频能量的颜色特征提取方法,即首先根据人眼对图像中心区域关注程度较高的特点对图像进行区域分块,然后对每一块 HSI分量的小波分解低频子带的颜色特征进行提取,并通过对不同区域分块颜色特征的加权获得图像的颜色特征2.6.1图像的分块加权策略根据 HVS特性,一幅图像的中心区域通常更会引起人眼的注意,这样为了突出图像中心区域特征的重要性,我们首先对图像进行非均匀分块 (参见图 1) ,设图像的大小为 M × N,其中标注为 1的区域大小为 ( 2M /3) ×( 2N /3) ,标注为 2～5的区域其大小为 (M /6) ×(N /6) ,标注为 6、 7区域的大小为(M /6) ×( 2N /3) ,标注为 8、 9区域的大小为 ( 2M /3) ×(N /6) .对每一分块图像的颜色特征采用类似标准正态分布函数φ( x) = e -x ^2/2 ( x≥0)作为权值对其加权处理 (参见图 2) ,其中轴表示图像中的象素点距离图像块中心点的距离,原点对应原图像中心点, 1对应图像顶点距离中心点的距离, φ( x)为对应点 x的特征权值.这样,对图像中不同块的颜色特征采用不同的加权特征处理,对于原图像中心区域块的特征,其权值较大一些,而对图像边缘区域块的权值相对要小一些,突出了图像中心区域颜色特征的作用.2.6.2基于小波变换的颜色特征在进行图像检索时,为了准确提取表征原始图像的颜色信息,所选择的颜色空间应尽可能符合 HVS对色彩的感知特性,这里采用HSI作为颜色空间.对于一幅图像,在图像的小波多尺度表示方法中,图像的主要信息都集中在低频子带中,包括图像的颜色、形状等多种特征;而图像的细节信息主要集中在中高频部分. 此种颜色特征从低频子带中提取,从而大大节省了图像颜色特征的计算时间.对图像每一分块的 H、 S、 I分量进行一级小波分解,分别提取其低频子带的平均能量作为颜色特征,具体计算公式如下:2.6.3 图像颜色特征的提取算法Step 1 . 对于图像的第 k ( k = 1, 2, …, 9)个分块,分别对H、S、I分量进行一级小波分解,得到第 k块的颜色特征向量:F(k)= ( E kH, E kS , E kI) , k = 1, 2, …, 9Step 2 .综合各分块的特征向量,获得整幅图像的颜色特征向量: F = ( f(1), f(2), …, f(9)) Step 3 .设图像的中心坐标 (即中间 1块的中心坐标 )为( x0 , y0 ) ,计算第 k块的中心坐标 ( x k , y k)与图像中心坐标的距离:2.6.4 相似度计算像 p和 q的综合加权颜色特征向量,那么两幅图像的相似度距离为:二、纹理特征1.纹理定义1)在邻近的像素点之间存在着亮度层次上的有意义的变化，正是由于这些变化图像中才展现出各种各样的纹理. 2)纹理是图像区域的一个属性，一个像素点的纹理是没有意义的.因此，纹理涉及到上下文，与一个空间邻居关系内的像素的灰度值有关，换句话说，纹理跟图像像素灰度值的空间分布有关.这个空间关系的大小取决于纹理的类型，或者定义纹理的基元的大小.3)纹理是一个在某种空间尺度大于图像分辨率下的同质(homogeneous)属性一些研究人员以人的视觉系统来描述纹理:纹理没有始终如一的亮度，但仍然可以被人像同质区域那样所观察到.4)图像纹理在不同尺度和不同分辨率下都能被感知.例如，考虑一幅砖墙所表示的纹理.在一个粗糙的分辨率下，所观察到的纹理是由墙上个体的砖块所形成，而砖块内部的细节会丢失;在一个高的分辨率下，仅有少量的砖块在视野范围以内，观察到的纹理会显示出砖块的细节.在不同的距离和不同的视觉注意程度下，纹理区域都会给出不同的解释.在一个正常注意力和标准距离下，它给出了用来表征特定纹理的宏观规则性的概念.当近距离非常仔细地观察时，可以注意到一些同质区域和边，它们有时候会构成纹理素(texels)最后，纹理是依赖于尺度的.当一个区域内基元对象的数目足够大时才会被感知为纹理.如果仅有少量的基元数目，那么会被观察为一组可数的对象而不是一幅纹理图像.2.纹理分析应用纹理分析主要有四个研究方向:纹理分类、纹理分割、纹理检索以及纹理形状抽取.纹理分类的研究问题是从一个给定纹理类别中识别出给定纹理区域(纹理图像).相对于纹理分类中一个均一纹理区域的类别可以通过从该区域中计算出的纹理特征所确定，纹理分割关注自动确定一幅纹理图像中不同纹理区域的边界，.纹理检索是研究关于利用纹理相似度进行图像检索。
3．纹理特征提取方法大致归为四大类:统计分析方法，几何特征方法，信号处理方法及关键点方法。
其中统计分析方法、几何特征方法和信号处理方法在纹理分析中因为提出较早，所以影响很大。
关键点方法产生较晚，但是由于纹理特征的鲁棒性，有很大的发展空间3.1统计分析方法统计分析纹理描述方法是常用的纹理分析方法，也是纹理研究最多最早的一类方法.统计分析方法通过统计图像的空间频率、边界频率以及空间灰度依赖关系等来分析纹理一般来讲，纹理的细致和粗糙程度与空间频率有关.细致的纹理具有高的空间频率，例如布匹的纹理是非常细致的纹理，其基元较小，因而空间频率较高;低的空间频率常常与粗糙的纹理相关，比如大理石纹理一般是粗糙的纹理，其基元较大，具有低的空间频率.因此，我们可以通过度量空间频率来描述纹理.除了空间频率以外，每单位面积边界数也是度量纹理的细致和粗糙程度的另外一种统计方法.边界频率越高说明纹理越精细，相反，低的边界频率与粗糙的纹理息息相关.此外，统计分析方法还从描述空间灰度依赖关系的角度出发来分析和描述图像纹理.常用的统计纹理分析方法有，自相关函数(Autocorrelation Features ) 边界频率(Edge Frequency)，空间灰度依赖矩阵(the Spatial Grey Level Dependence Matrix, SGLDM) 等.相对于结构分析方法，统计分析方法并不刻意去精确描述纹理的结构.从统计学的角度来看，纹理图像是一些复杂的模式，可以通过获得的统计特征集来描述这些模式.3.1.1自相关函数自相关函数(Autocorrelation Features } ACF) 就是一种常用的空间频率纹理描述方法.在这个方法中，纹理的空间组织用评价基元间线性空间关系的相关系数来描述.自相关函数是用来度量在给定一个位移下的纹理与原来位置的纹理的相似程度.如果在给定方向下，自相关值下降的越快，那么移动后的纹理与原来的纹理就越不相关，也就是移动后的纹理与原来的纹理越不相似，这说明纹理的基元就很小;反之，如果自相关值下降的越慢，那么移动后的纹理与原来的纹理就越相关，也就是移动后的纹理与原来的纹理越相似·，纹理的基元就越大.如果纹理基元较大，当距离增加时，自相关函数的值就会缓慢的减小，然而如果纹理由小基元构成，它就会很快的减小.如果纹理的基元具有周期性，那么自相关函数就会随着距离而周期地变化.图像函数的自相关函数可定义如下:自相关函数纹理分析方法通过计算图像纹理的自相关系数来描述纹理，纹理的自相关系数的变化趋势反映了纹理的粗细程度，然而，对于同样粗糙(细致)但完全不同的两种纹理，它们的自相关系数很可能比较相近，很难将这两种纹理区分开来.3.1.2边界频率与自相关函数方法中用空间频率来区分纹理的粗细不同，边界频率(Edge Frequency) 认为纹理可以用每单位面积内边界来区分纹理.粗糙的纹理由于局部领域内的灰度相似，并没有太大的变化，因而每单位面积内的边界数会较小;细致的纹理由于局部邻域内的灰度变化较快，所以每单位面积内的边界数会较大.对于定义在一个邻域N内的一幅纹理图像f和每一个距离d，边界频率可以计算出一个依赖于距离d的纹理描述函数E:图像区域的边界频率在一定程度上反映了该区域内纹理的粗细程度，边界频率函数就是从这种思路出发来描述纹理的，这种纹理分析方法的缺点是虽然边界频率能部分反映纹理的微结构信息，但这种描述是粗略的，缺乏微结构形状方面的信息描述.另外，公式(2)中的边界频率函数对图像的大小非常敏感，一个改进的办法是用图像的大小去归一化该边界频率函数.3.1.3 基于一阶直方图的统计方法灰度直方图简明总结了图像中的统计信息，其形状提供了一些图像信息，例如，窄带分布的直方图表明低对比度的图像.一阶直方图统计方法是最简单的纹理特征提取方法，利用图像的直方图提取诸如均值、方差、能量以及熵等特征来描述纹理.如果用p(i), i=1,2,… ,G，来表示图像的一阶直方图，则相关的纹理特征有:3.1.4 空间灰度依赖矩阵虽然一阶直方图纹理特征非常简单，并且易于计算，然而，这类方法描述纹理特征能力很差，并没有充分利用图像的纹理信息.通过大量的视觉感觉实验发现具有相同二阶统计量的一对纹理如果不仔细审视人眼是不能把它们区分开来，这一发现可以用图4给出的例子得到验证.图4(a)中的图像由一对具有相同二阶统计量的纹理区域所构成.如果不仔细观察，人眼很难将图像中的不同纹理区域区分开来.图4.具有相同二阶统计量的纹理对.每幅图像的上下两部分是由不同的纹理基元所构成. (a)人眼如果不仔细观察很难区分出两个区域. (b)人眼可以立即区分出两个不同的区域. 实验结果表明二阶统计量在纹理描述方面非常有用，常用的统计方法是二阶统计方法，其中最著名的二阶统计方法是空间灰度依赖矩阵(the Spatial Grey Level Dependence Matrix, SGLDM)(也称共生矩阵，Cooccurrence Matrix) 该方法通过统计满足特定位移关系和特定灰度值的像素点对发生的概率来构造矩阵，这些矩阵是对称的，是邻近像素之间的角度函数以及邻近像素之间的距离的函数. 以450为间隔的四个空间灰度依赖矩阵分别定义为：图5给出了一个空间灰度依赖矩阵计算过程的例子.图5(a)为一幅大小为4x4具有4个灰度级的图像，灰度范围为0一3.图5(b)显示空间灰度依赖矩阵的一般形式.例如，在距离为1的水平矩阵PH的(2,1)位置上的元素是水平相邻的两个灰度值为2和1的次数的总数.在图5(c)到图5(f)中，我们计算出了四个距离为1的灰度空间依赖矩阵.Haralick 定义了14个能从空间灰度依赖矩阵上计算出的二阶统计函数，其中P(i,j)表示图像中(i,j)位置的灰度值，w是图像的宽度，这些统计函数为:(1)能量(Energy, or Uniformity, or Angular Second Moment)(2)对比度(Contrast, or Momentum)(3)相关性(Correlation)(4)方差(Variance, or Sum of squares)(5)逆差矩(Inverse Difference Moment)(6)和平均(Sum Average)(7)和方差(Sum Variance)(8)和熵(Sum Entropy)(9)熵(Entropy)(10)差方差(Difference Variance) variance of p x-y(11)差熵(Difference Entropy)(12)相关性信息度量(Information Measure of Correlation)HXY-HXY1/max{HX, HY}其中HX和HY是p x和p y的熵(13)另一个相关性信息度量(Another Information Measure of Correlation)(14)最大相关性系数(Maximal Correlation Coefficient)在这14个纹理特征中，并不是每一个纹理特征都非常有效果，有些特征计算复杂度高。