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轮廓特征提取是计算机视觉和图像分析中的基础任务,常用于目标识别和形状分析。在MATLAB环境中,针对灰度图像的轮廓特征提取通常遵循以下技术路线:
预处理阶段 首先对原始灰度图像进行平滑去噪(如高斯滤波),随后通过阈值分割(如Otsu算法)或边缘检测算子(如Canny、Sobel)得到二值化轮廓。这一步骤的核心是消除噪声干扰,同时保留目标的几何结构。
轮廓提取与表示 利用连通区域分析或边界追踪算法(如Moore-Neighbor跟踪算法)获取闭合轮廓的像素坐标序列。MATLAB内置函数如`bwboundaries`可高效实现这一过程,输出结果为有序的轮廓点集。
特征计算 基于提取的轮廓点集,可衍生多种形状特征: 几何特征:面积(像素统计)、周长(链码累加)、圆形度(4π×面积/周长²) 矩特征:Hu不变矩对平移、旋转、缩放具有不变性 傅里叶描述子:将轮廓坐标转换为频域信号,保留低频分量作为压缩特征
优化与扩展 为提高鲁棒性,可引入多边形近似(DP算法)减少轮廓点数,或通过主成分分析(PCA)对特征降维。对于动态场景,还可结合光流法跟踪轮廓演变。
该方法适用于工业检测(如零件尺寸测量)和生物医学图像分析(如细胞形态分类),但需注意光照不均或低对比度图像的预处理优化。