cap 4. extraccion de caracteristicas
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Cap 4. Extraccion de CaracteristicasTRANSCRIPT
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Visin de MquinaIngeniera en Automtica Industrial
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Procesamiento de Imgenesimagen de entradaobjetos separadosPatrn de caractersticasImagen acondicionadatipos de objetoA la aplicacin
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Extraccin de CaractersticasPara reconocer un objeto de la imagen es necesario extraer caractersticas que permitan representarlo y describirlo matemticamente.
Descripcin matemtica del/os objeto/s:ColorTamaoPosicin
Vector de caractersticas
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Descripcin de ObjetosExterna: Se describe la frontera del objetoInterna : Se describe el interior del objeto
Requisitos de la descripcin:nicaCompleta: No debe presentar ambigedadesInvariante frente a transformaciones geomtricas: Rotacin, traslacin, escalado y reflexinSensible: Reflejar diferencias entre objetos similaresAbstracta: Refleja lo esencial del objeto no lo accesorio
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Tipos de Descriptores
Descripcin del ContornoCdigos de cadenaAproximacin polinomialRepresentacin polarEsqueletizacinDescriptores de Fourier
Descripcin de ReginMomentosDescriptores topolgicosTextura
Descripcin de Similitud: Correlacin
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DESCRIPTORES DEL CONTORNO
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Cdigos de CadenaObjetivo: Representar la frontera del objetoLa frontera del objeto es una serie de 1s conectados sobre 0s (imagen binaria).Se codifica la direccin de avance para llegar al vecino
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Cdigos de CadenaProblema: Depende del punto de comienzo
Solucin: Se rota el punto de comienzo de la cadena hasta conseguir el menor entero.
Ventajas del cdigo de cadenaEs invariante a traslacinSe puede conseguir invarianza a escalado. Muestreo adecuado del borde.Se puede conseguir invarianza a rotacin. Mediante la definicin de una codificacin incremental2 bits por pixel en vecindad a 4, 3 bits por pixel en vecindad a 8Facilita el clculo de: Permetro, Largo y Ancho
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Aproximacin PolinomialAproximacin de un contorno por un polgono
ProcedimientoSe aproxima la frontera por segmentos linealesAlgoritmos iterativos complejosUmbral de errorExigente: demasiados ladosPoco exigente: aproximacin toscaResultadoPolgono similar al contorno real
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Aproximacin PolinomialTcnica de Fusin:
Se ajustan los puntos de un contorno mediante una recta hasta que el error cometido en el ajuste supere un umbral preestablecido.
Problema en las esquinas
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Aproximacin PolinomialTcnica Divisin Recursiva:El proceso comienza detectado el eje de mayor elongacin y prosigue aadiendo vrtices hasta obtener una cierta precisin prefijada.
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Representacin PolarRepresentacin de la frontera del objeto como una funcin polar unidimensional.Mapa de las coordenadas polares de la frontera tomando como origen el centro de masa del objeto.
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Representacin PolarInvariante frente a la posicin del objeto
Invarianza al tamao: Dividir la funcin por la distancia mxima al centroide de forma que la distancia mxima resulte uno.
Invarianza ante el ngulo de comienzo: Comenzar por el ngulo cuya distancia es mxima
Inconveniente: Mtodo muy sensible respecto a la posicin del centroide
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EsqueletizacinEsqueleto (eje medial) (Medial Axis transform MAT):Se define el esqueleto como el conjunto de pixeles equidistantes de la frontera del objeto. Sirve de base para la descripcin estructural del objeto y su reconocimiento.
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Esqueletizacin
Es robusto frente a ruido,Invariante a translacin y rotacin. El escalado no varia su estructuraEs bastante robusto frente a deformaciones.
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Descriptores de FourierCoeficientes de Fourier de la frontera. Se basan en la transformacin de la secuencia de puntos frontera considerados como nmeros complejos.
Con transformada discreta de Fourier
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Descriptores de FourierEjemplo de reconstruccin de la frontera usando descriptores de FourierOriginal M=2 M=4 M=8M=64 M=16 M=61 M=62
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Descriptores de FourierPropiedades de los descriptores de Fourier
Invarianza ante:
TraslacinRotacinEscaladoCambio en el punto de comienzo
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DESCRIPTORES DE REGIN
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Descriptores de ReginObjetivo: Extraer caractersticas a partir de la informacin aportada por todos los pxeles del objeto, no slo con los del contorno.
Tipos:MomentosDescriptores TopolgicosTextura
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Descriptores de ReginPermetro P es el numero de pxeles que pertenecen al objeto y que, al menos, tienen un vecino que pertenece al fondo.
Area es el numero de pixels para los cuales I(x; y) = 1
La compactacion da una medida de la dispersion del objeto, por ejemplo, el circulo, que tiene un valor unidad, es la forma con valor mas pequeo. El inverso es la circularidad.
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MomentosLa geometra de una regin plana se basa en el tamao, la posicin, la orientacin y la forma. Todas estas medidas estn relacionadas con una familia de parmetros llamada momentos.
Los momentos de orden p + q de una imagen f(x, y) son
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MomentosSe puede demostrar que dada una funcin f(x,y) existe un nico conjunto de momentos generales que la definen y viceversa.
En la prctica se comprueba que una cantidad menor de momentos puede describir cualquier funcin f(x,y) con suficiente precisin. La determinacin del nmero de momentos necesarios es particular a cada caso de estudio.
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Momentos de orden cero y unoEl momento de orden cero (p=q=0) coincide con el rea del objeto descrito.
Los momentos de orden uno (p=0, q=1 y p=1, q=0), junto al de orden cero, determinan el centro de gravedad de los objetos.
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Momentos CentralesLos momentos generales se pueden hacer invariantes a las traslaciones. Para ello basta con referirlos al centro de gravedad del objeto, es decir a los momentos de orden cero y uno. Estos momentos, que se conocen como momentos centrales, tienen la siguiente forma:
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Momentos CentralesLos momentos centrales se pueden poner en funcin de los no centrales,
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Invarianza al EscaladoPara conseguir, adems, invarianza ante escalados, se definen los momentos centrales normalizados:
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Momentos InvariantesDe los momentos segundo y tercero se deriva un conjunto de siete momentos invariantes a traslaciones, rotaciones y cambios de escala (Hu, 1962)
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Momentos InvariantesLos siete momentos obtenidos son los valores que conforman el vector de caractersticas
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Descriptores TopolgicosDescripcin global de regiones en la imagen, es decir, propiedades que no se ven afectadas por deformaciones:
Nmero de agujerosNmero de componentes conexas: Objeto tal que cualquier par de puntos internos pueden ser enlazados con una curva totalmente contenida en lNmero de Euler
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Descriptores TopolgicosEjemplo de nmero de Euler
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TexturaLa textura de un objeto es el conjunto de formas que se aprecia sobre su superficie y que lo dota de cierto grado de regularidad.
Una definicin clsica de textura es la siguiente: uno o ms patrones locales que se repiten de manera peridica.
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TexturaCaracterizar la distribucin espacial de los niveles de gris en una regin a partir de los momentos de su histograma.
z es la intensidad de un pxel genrico y p(zi) es su histograma.0=1, 1=0,2 (Varianza): Da una medida del contraste del objeto3: Mide el sesgo del histograma4: Uniformidad del histograma
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DESCRIPTORES DE SIMILITUD
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CorrelacinObjetivo: Obtener una medida de similitud entre los objetos de la imagen y un modelo o patrn conocido,
La correlacin as definida es mxima en cualquier regin uniforme de nivel mximo (255)
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Correlacin Normalizada
r(m,n) es un valor real entre -1 y 1 que alcanza su valor mximo donde coincida w con f.