图像分割与特征提取
大数据分析中的图像处理与特征提取方法
大数据分析中的图像处理与特征提取方法在大数据分析领域，图像处理与特征提取方法是非常重要的工具和技术。
随着互联网和智能设备的迅速发展，数据量的爆炸增长给传统的数据处理方式带来了巨大的挑战。
而图像处理和特征提取方法则可以帮助我们从大量的图像数据中提取有价值的信息和模式。
本文将介绍一些在大数据分析中常用的图像处理和特征提取方法。
首先，图像处理方法是对图像进行预处理和改变的过程。
大数据中的图像处理方法可以分为两大类：基础图像处理和深度学习方法。
基础图像处理方法包括图像去噪、图像增强、图像分割和图像配准等。
图像去噪是一种减小或消除图像中噪声的方法，可以提高图像的质量和清晰度。
图像增强则是通过调整图像的亮度、对比度和色彩饱和度等参数，提高图像的视觉效果。
图像分割是将图像分成多个区域或对象的过程，可以用于图像目标检测和图像分析。
图像配准是将多幅图像进行对齐和融合的过程，可以用于图像拼接和图像融合等应用。
深度学习方法是一种基于神经网络的图像处理方法，其主要思想是通过多层神经网络对图像进行特征提取和分类。
深度学习方法在大数据分析中广泛应用于图像识别、目标检测、图像生成和图像分割等任务。
深度学习方法具有较强的自适应性和泛化能力，可以处理复杂的图像数据，并取得了在许多任务上的优秀成果。
特征提取方法是从图像中提取有意义和有区分度的特征信息。
在大数据分析中，特征提取是一个关键步骤，它可以帮助我们理解和描述图像数据的特征和模式。
常用的特征提取方法包括传统的特征提取方法和深度学习方法。
传统的特征提取方法包括颜色特征、纹理特征和形状特征等。
颜色特征是图像中像素的颜色分布和色彩空间的统计特征，可以用于图像分类和图像检索等任务。
纹理特征是描述图像纹理和表面结构的统计特征，可以用于图像分割和纹理识别等任务。
形状特征是描述图像中物体形状的几何和拓扑特征，可以用于物体检测和形状匹配等任务。
这些传统的特征提取方法在大数据分析中仍然具有重要的作用。
计算机视觉导论像处理与特征提取
计算机视觉导论像处理与特征提取计算机视觉导论：图像处理与特征提取计算机视觉是研究如何使机器“看”和理解图像或视频的科学与技术。
在计算机视觉领域中，图像处理是一项基础工作，而特征提取则是其中的重要环节。
本文将介绍计算机视觉导论中的图像处理方法以及特征提取的技术原理和应用。
1. 图像处理图像处理利用计算机技术对图像进行处理、改变和增强。
它可以包括图像增强、图像恢复、图像压缩、图像分割和图像去噪等多个方面。
图像处理技术在计算机视觉中扮演着重要的角色，因为它可以有效地减少图像的噪声、增强图像的对比度，并提供更好的输入数据给其他计算机视觉算法。
1.1 图像增强图像增强是指对图像进行处理以改善其视觉效果或增强所需信息的过程。
常见的图像增强技术包括直方图均衡化、对比度拉伸和颜色平衡等。
直方图均衡化可用于增强图像的对比度，对比度拉伸可以调整图像的亮度级别，而颜色平衡则可以更好地还原图像的真实颜色。
1.2 图像恢复图像恢复是指从受损或退化的图像中恢复出原始图像的过程。
受损的图像可能会有模糊、噪声或重影等问题，因此需要采用一系列的图像处理技术来恢复原始信息。
常见的图像恢复方法包括盲解卷积、去模糊和去噪等。
1.3 图像压缩图像压缩是指通过减少图像数据的表示以减小其文件大小的过程。
图像压缩可以分为有损和无损两种方式。
在有损压缩中，我们可以根据图像的特性丢弃一些不明显的信息来减小文件大小，而无损压缩则通过压缩算法将图像数据压缩到较小的尺寸而不损失任何信息。
常见的图像压缩算法包括JPEG和PNG。
1.4 图像分割图像分割是将图像分成多个区域或对象的过程。
它可以用于检测和分离图像中的不同物体或区域。
图像分割算法可以基于灰度、颜色、纹理或边缘等特性进行。
常见的图像分割方法有阈值分割、边缘检测和区域生长等。
1.5 图像去噪图像去噪是指消除图像中的噪声以提高图像质量的过程。
图像噪声可以是由于图像采集过程中的传感器问题、电磁辐射或图像传输过程中引入的。
第5章-图像特征提取与分析幻灯片课件
像 特
矩来描述颜色的分布。
征 颜色矩通常直接在RGB空间计算。
提 取
颜色分布的前三阶矩表示为：
与 分 析
i
1 N
N
Pij
j 1
i
(1 N
N
(Pij i)2)12
j1
si
( 1 N
N
(Pij
j1
i)3)13
第
4 章
4.2.3
颜色矩
图 特点
像
特 图像的颜色矩有九个分量（3个颜色分量，每个分
征 提
V
H
析 其中两个delta值分别是通过图像卷积下列两个操作
符所得到的水平和垂直方向上的变化量定义的：
1 0 1
111
1 0 1
000
1 0 1
1 1 1
第
4 4.3.2 Tamura 纹理特征
提 取
选取的特征应具有如下特点：
与
可区别性
分 析
可靠性
独立性好
数量少
第
4 章
4.1.1
基本概念
图 特征选择和提取的基本任务
像 特 如何从众多特征中找出最有效的特征。
征 提
图像特征提取的方法
取 与
低层次：形状、纹理、颜色、轮廓等图像某一方面
分 的特征。
析 中层次：
高层次：在图像中层次特征基础上的再一次抽象，
征 提
从广义上讲，图像的特征包括基于文本的特征
取 （如关键字、注释等）和视觉特征（如色彩、纹理、
与 分
形状、对象表面等）两类。
析
视觉特征分类：颜色(color)、形状(shape)、
纹理(texture)等
图像处理中的边缘检测和特征提取方法
图像处理中的边缘检测和特征提取方法图像处理是计算机视觉领域中的关键技术之一，而边缘检测和特征提取是图像处理中重要的基础操作。
边缘检测可以帮助我们分析图像中的轮廓和结构，而特征提取则有助于识别和分类图像。
本文将介绍边缘检测和特征提取的常见方法。
1. 边缘检测方法边缘检测是指在图像中找到不同区域之间的边缘或过渡的技术。
常用的边缘检测方法包括Sobel算子、Prewitt算子和Canny算子。
Sobel算子是一种基于梯度的边缘检测算法，通过对图像进行卷积操作，可以获取图像在水平和垂直方向上的梯度值，并计算获得边缘的强度和方向。
Prewitt算子也是一种基于梯度的边缘检测算法，类似于Sobel算子，但其卷积核的权重设置略有不同。
Prewitt算子同样可以提取图像的边缘信息。
Canny算子是一种常用且经典的边缘检测算法。
它结合了梯度信息和非极大值抑制算法，可以有效地检测到图像中的边缘，并且在边缘检测的同时还能削弱图像中的噪声信号。
这些边缘检测算法在实际应用中常常结合使用，选择合适的算法取决于具体的任务需求和图像特点。
2. 特征提取方法特征提取是指从原始图像中提取出具有代表性的特征，以便进行后续的图像分析、识别或分类等任务。
常用的特征提取方法包括纹理特征、形状特征和颜色特征。
纹理特征描述了图像中的纹理信息，常用的纹理特征包括灰度共生矩阵（GLCM）、局部二值模式（LBP）和方向梯度直方图（HOG）。
GLCM通过统计图像中像素之间的灰度变化分布来描述纹理特征，LBP通过比较像素与其邻域像素的灰度值来提取纹理特征，HOG则是通过计算图像中梯度的方向和强度来提取纹理特征。
这些纹理特征可以用于图像分类、目标检测等任务。
形状特征描述了图像中物体的形状信息，常用的形状特征包括边界描述子（BDS）、尺度不变特征变换（SIFT）和速度不变特征变换（SURF）。
BDS通过提取物体边界的特征点来描述形状特征，SIFT和SURF则是通过提取图像中的关键点和描述子来描述形状特征。
图像分割与特征提取_图文_图文
7.3.2 其它阈值选取方法
3. 迭代式阈值的选取
迭代式阈值选取过程可描述为： ① 选取一个初始阈值T； ② 利用阈值T把给定图像分割成两组图像，记为R1和 R2； ③ 计算R1和R2均值μ1和μ2； ④ 选择新的阈值T，且
⑤ 重复第②至④步，直至R1和R2的均值μ1和μ2不再 变化为止。
7.4 基于跟踪的图像分割
2. 双峰形直方图谷底阈值的获取
通常情况下由于直方图呈锯齿形状，这时，需要利用 某些解析函数对双峰之间的直方图进行拟合，并通过对拟
合函数求微分获得最小值。
设有二次曲线方程：
（7.30）
对应于直方图双峰之间的最小值谷底阈值就为：
（7.31）
7.3.2 基于双峰形直方图的阈值选取
2. 双峰形直方图谷底阈值的获取
该类二值图像灰度分布的百分比时，就可通过试探的 方法选取阈值，直到阈值化后的图像的效果达到最佳 为止。
7.3.2 其它阈值选取方法
3. 迭代式阈值的选取 基本思路是：首先根据图像中物体的灰度分布情
况，选取一个近似阈值作为初始阈值，一个比较好的 方法就是将图像的灰度均值作为初始阈值；然后通过 分割图像和修改阈值的迭代过程来获得任可的最佳阈 值。
基于阈值的图像分割方法是提取物体与背景在灰 度上的差异，把图像分为具有不同灰度级的目标区域 和背景区域的一种图像分割技术。
7.3.1 基于阈值的分割方法
1. 阈值化分割方法
图7.3.1 基于单一阈 值分割的灰度直方图
T
利用阈值T分割后的图像可定义为：
从暗的背景上分 割出亮的物体：
（7.24）
从亮的背景上分 割出暗的物体：
7.2.3 二阶微分边缘检测
图7.3 Laplacian二阶边缘检测算子的边缘检测示例
对图像的分析方法
对图像的分析方法
图像分析是指利用计算机视觉和图像处理技术对图像进行特征提取、对象检测、图像分割、目标跟踪等操作的过程。
以下是一些常用的图像分析方法：
1. 图像预处理：包括灰度化、去噪、图像增强等操作，用于减少噪声、提升图像质量。
2. 特征提取：提取图像的局部特征或全局特征，如颜色特征、纹理特征、形状特征等，用于描述图像的特点。
3. 对象检测与识别：通过训练分类器或使用深度学习模型，检测和识别图像中的特定对象，如人脸、车辆、动物等。
4. 图像分割：将图像分割成不同的区域或对象，常见的方法有阈值分割、边缘检测、区域生长等。
5. 目标跟踪：在时间序列图像中，通过连续帧之间的关联，对特定对象进行追踪，包括基于颜色、纹理、运动等的跟踪方法。
6. 图像配准：将多个图像进行对齐，使得它们在同一坐标系下可比较或融合，
常见的方法有基于特征点、基于区域的配准方法。
7. 图像分析与理解：基于机器学习和深度学习技术，对大规模图像数据进行分析和理解，如图像分类、图像生成、图像描述等。
这些方法可以单独使用或结合起来，用于解决各种图像分析任务，包括图像识别、图像检索、目标跟踪、图像分析等。
图像处理中的特征提取与分类算法
图像处理中的特征提取与分类算法图像处理是指通过计算机技术对图像进行分析、处理和识别，是一种辅助人类视觉系统的数字化技术。
在图像处理中，特征提取与分类算法是非常重要的一个环节，它能够从图像中提取出不同的特征，并对这些特征进行分类，从而实现图像的自动化处理和识别。
本文将对图像处理中的特征提取与分类算法进行详细介绍，主要包括特征提取的方法、特征分类的算法、以及在图像处理中的应用。
一、特征提取的方法1.1颜色特征提取颜色是图像中最直观的特征之一，它能够有效地描述图像的内容。
颜色特征提取是通过对图像中的像素点进行颜色分析，从而得到图像的颜色分布信息。
常用的颜色特征提取方法有直方图统计法、颜色矩法和颜色空间转换法等。
直方图统计法是通过统计图像中每种颜色的像素点数量，从而得到图像的颜色直方图。
颜色矩法则是通过对图像的颜色分布进行矩运算，从而得到图像的颜色特征。
颜色空间转换法是将图像从RGB颜色空间转换到其他颜色空间，比如HSV颜色空间，从而得到图像的颜色特征。
1.2纹理特征提取纹理是图像中的一种重要特征，它能够描述图像中不同区域的物体表面特性。
纹理特征提取是通过对图像中的像素点进行纹理分析，从而得到图像的纹理信息。
常用的纹理特征提取方法有灰度共生矩阵法、小波变换法和局部二值模式法等。
灰度共生矩阵法是通过统计图像中不同像素点的灰度级别分布，从而得到图像的灰度共生矩阵，进而得到图像的纹理特征。
小波变换法是通过对图像进行小波变换，从而得到图像的频域信息，进而得到图像的纹理特征。
局部二值模式法是采用局部像素间差异信息作为纹理特征，从而得到图像的纹理特征。
1.3形状特征提取形状是图像中的一种重要特征，它能够描述图像中物体的外形和结构。
形状特征提取是通过对图像中的像素点进行形状分析，从而得到图像的形状信息。
常用的形状特征提取方法有轮廓分析法、边缘检测法和骨架提取法等。
轮廓分析法是通过对图像中物体的外轮廓进行分析，从而得到图像的形状特征。
图像分析知识点总结
图像分析知识点总结一、图像处理基础知识1. 图像的表示和存储：图像可以表示为数字矩阵，每个元素表示像素的灰度值或者颜色值。
常见的图像格式有BMP、JPEG、PNG等。
2. 图像的预处理：图像预处理包括去噪、平滑、锐化、增强等操作，目的是对图像进行初步处理，为后续的分析和识别提供更好的条件。
3. 图像的分割：图像分割是将图像分割成若干个区域或者物体的过程，通常采用阈值分割、边缘检测、区域生长等方法。
4. 图像的特征提取：图像特征通常包括颜色、纹理、形状等，提取这些特征可以为后续的模式识别和分类提供依据。
二、图像分析模式识别1. 特征抽取与选择：特征抽取是指从原始图像中提取有意义的特征，选择是指从提取的特征中选取对分类和识别有用的特征。
2. 图像分类方法：图像分类方法包括传统的统计学习方法和深度学习方法，常用的有支持向量机、决策树、卷积神经网络等。
3. 监督学习与无监督学习：监督学习是指在已标注样本的基础上进行学习和分类，无监督学习是指在无标注样本的基础上进行聚类和分类。
三、图像分析应用案例1. 医学影像诊断：医学影像诊断是图像分析的重要应用领域，包括CT、MRI、X光等影像的分析和诊断。
2. 工业生产质检：在工业生产中，图像分析可以用于产品表面缺陷检测、尺寸测量和外观质检。
3. 智能交通监控：图像分析可以应用于交通监控系统中，进行车辆识别、交通流量统计和违章监测。
4. 安防监控系统：安防监控系统中，图像分析可以用于人脸识别、行为分析和异常检测。
四、图像分析的挑战与发展趋势1. 多模态和大数据：随着传感器和数据采集技术的发展，图像分析面临着多模态数据和大规模数据的处理挑战。
2. 深度学习与自动特征学习：深度学习技术的发展为图像分析提供了新的方法和思路，自动特征学习可以有效克服手工提取特征的困难。
3. 图像分析与自然语言处理的结合：图像分析和自然语言处理的结合将为图像理解和推理提供新的机会和挑战。
在实际应用中，图像分析是一项综合性技术，在各个领域都有着重要的应用价值。
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8.2.1并行区域技术－基于阈值 （4）灰度和灰度平均图
物体与背景各自的灰度都较均匀二者相差不大 时，分割时可以这样处理：横轴取象素的灰度 （r , r ) 为坐 r，纵轴取r的邻域的平均 r 。直方图 标点上的象素数目。边界上的点将远离对角线， 因此选远离对角线的点的灰度作为分割的灰度 门限将获得较好的分割效果。
8.2.1并行区域技术－基于阈值
8.2.1并行区域技术－基于阈值
（2）最佳阈值
有时目标和背景的灰度值有部分交错，用 1个全局阈值不能将它们绝然分开。希望 减小误分割的概率，选取一个最佳阈值。 阈值的选择需要根据具体问题来确定， 一般通过实验来确定。
8.2.1并行区域技术－基于阈值 （3）直方图变换 利用象素邻域的局部性质变换原来的直 方图得到一个新的直方图。新的直方图 或者谷更深或者谷变成峰，更容易检测。 常用的方法是用象素的梯度值。
8.2.1并行区域技术－基于阈值 （5）灰度值和梯度值散射图
做直方图（r，g）横轴取象素的灰度r，纵轴 取r的梯度g。直方图（r，g）为具有某个灰度 和梯度值的象素数目。
8.2 图像的分割
8.2.1、并行区域技术－基于阈值的图像分割技术 8.2.2、串行区域技术 8.2.3、并行边界技术－基于边界的图像分割
k
8.2.1并行区域技术－基于阈值
（1）极小值点阈值
对于双峰直方图，选取两个峰之间的谷对应的灰度
值作为阈值。
将直方图的包络看作一条曲线，求直方图包络线的 极小值点对应的灰度值作为阈值。
8.2.1并行区域技术－基于阈值
在阈值化处理之后，可以通 过直接跟踪物体边界的方法 将物体区域分割出来，得到 其轮廓并进一步分析其几何 形状特征。
8.2.1并行区域技术－基于阈值
单阈值分割
只用一个阈值分割。 多阈值分割
1 g ( x, y ) 0
如f ( x, y ) T 如f ( x, y ) T
用多个阈值分割。在一般的多阈值情况下，多阈值 分割取为：
g ( x, y) k
如T f ( x, y) T
k 1
5 4 2 3
生长准则：待检测象素的灰度与已检测的区域的平
均灰度差<T 例：取跟踪门限T＝2
结果与起始点选择(如选6)和门限选择有关
8.2.2 串行区域技术
二、区域分裂与合并
从整个图像开始不断分裂得到各个区域。实际中常 常先把图像分成任意大小且不重叠的区域，然后再合 并或分裂这些区域以满足要求。
8.2.2 串行区域技术
图像： 5 8 2 3 8 9 8 3 6 7 3 3 取跟踪门限T＝2 5 5 8 6 4 8 9 7 2 2 8 3 3 3 3 3
5 4 2 3
生长准则：区域任一象素与其邻点灰度差<T
结果与起始点选择和门限选择有关
8.2.2 串行区域技术
图像： 5 8 2 3 8 9 8 3 6 7 3 3 5 4 2 3 5 8 8 9 2 8 3 3 6 7 3 3 5 4 2 3 5 8 6 8 9 7 2 8 3 3 3 3
8.1 引言
图像分割是将图像划分为若干互不相交的小区域的 过程。小区域是某种意义下具有共同属性的象素的 连通集合，如物体所占的图像区域、天空区域等。 连通的概念是指集合中任意两个点之间都存在着完 全属于该集合的连通路径。对于离散图像而言，连 通有4连通和8连通之分
4连通
8连基础，而在理论上图 像分割又依赖图像理解，彼此是紧密关联的。 图像分割在一般意义下是十分困难的问题， 目前的图像分割一般作为图像的前期处理阶 段，是针对分割对象的技术，是与问题相关 的，如最常用到的利用阈值化处理进行的图
8.2.2 串行区域技术
确定均匀性准则。例如以一个区对某种特征（如灰度、 彩色或纹理）的均匀性为准则，通常用门限T来约束。
对满足均匀性准则的小区则合并，不满足均匀性准则
的小区则采用四叉树的方式将此区等分为四个小区。
8.2.2 串行区域技术
1 1 0 0 4 3 8 8 0 1 0 0 4 3 7 7 0 1 0 0 3 4 1 1 0 1 0 1 3 4 1 1 8 8 7 7 7 8 1 1 7 8 8 8 8 8 1 1 7 8 8 8 1 1 1 0 7 8 8 7 0 0 1 1 1 1 0 0 4 3 8 8 0 1 0 0 4 3 7 7 0 1 0 0 3 4 1 1 0 1 0 1 3 4 1 1 8 8 7 7 7 8 1 1 7 8 8 8 8 8 1 1 7 8 8 8 1 1 1 0 7 8 8 7 0 0 1 1
8.2.2 串行区域技术
一、区域生长
二、分裂合并
8.2.2 串行区域技术
一、区域生长 区域生长方法是根据同一物体区域内象素的相似性质 来聚集象素点的方法，从初始区域（如小邻域或甚至 于每个象素）开始，将相邻的具有同样性质的象素或 其它区域归并到目前的区域中从而逐步增长区域，直 至没有可以归并的点或其它小区域为止。区域内象素 的相似性度量可以包括平均灰度值、纹理、颜色等信 息。关键是相似性度量准则以及初始区域或象素的确 定。
像分割。
8.1 引言
1.
图像分割有二种不同的途径：
区域法：将各象素划归到相应物体或区域的 象素聚类方法 边界方法：通过直接确定区域间的边界来实 现分割
2.
8.2 图像的分割
8.2.1、并行区域技术－基于阈值的图像分割技术 8.2.2、串行区域技术 8.2.3、并行边界技术－基于边界的图像分割
8.2 图像的分割
8.2.1、并行区域技术－基于阈值的图像分割技术 8.2.2、串行区域技术 8.2.3、并行边界技术－基于边界的图像分割
8.2.1并行区域技术－基于阈值
取阈值是最常见的并行的直接检测区域的分割方法。阈
值是在分割时作为区分物体与背景象素的门限，大于或 等于阈值的象素属于物体，而其它属于背景。这种方法 对于在物体与背景之间存在明显差别（对比）的景物分 割十分有效。实际上，在任何实际应用的图像处理系统 中，都要用到阈值化技术。为了有效地分割物体与背景， 人们发展了各种各样的阈值处理技术，包括全局阈值、 自适应阈值、最佳阈值、局部阈值等。