[科普中國(guó)]-特征檢測(cè)

特征檢測(cè)是計(jì)算機(jī)視覺(jué)和圖像處理中的一個(gè)概念。它指的是使用計(jì)算機(jī)提取圖像信息，決定每個(gè)圖像的點(diǎn)是否屬于一個(gè)圖像特征。特征檢測(cè)的結(jié)果是把圖像上的點(diǎn)分為不同的子集，這些子集往往屬于孤立的點(diǎn)、連續(xù)的曲線或者連續(xù)的區(qū)域。

簡(jiǎn)介特征檢測(cè)是計(jì)算機(jī)視覺(jué)和圖像處理中的一個(gè)概念。它指的是使用計(jì)算機(jī)提取圖像信息，決定每個(gè)圖像的點(diǎn)是否屬于一個(gè)圖像特征。特征檢測(cè)的結(jié)果是把圖像上的點(diǎn)分為不同的子集，這些子集往往屬于孤立的點(diǎn)、連續(xù)的曲線或者連續(xù)的區(qū)域。1

特征的定義至今為止特征沒(méi)有萬(wàn)能和精確的定義。特征的精確定義往往由問(wèn)題或者應(yīng)用類型決定。特征是一個(gè)數(shù)字圖像中“有趣”的部分，它是許多計(jì)算機(jī)圖像分析算法的起點(diǎn)。因此一個(gè)算法是否成功往往由它使用和定義的特征決定。因此特征檢測(cè)最重要的一個(gè)特性是“可重復(fù)性”：同一場(chǎng)景的不同圖像所提取的特征應(yīng)該是相同的。

特征檢測(cè)是圖象處理中的一個(gè)初級(jí)運(yùn)算，也就是說(shuō)它是對(duì)一個(gè)圖像進(jìn)行的第一個(gè)運(yùn)算處理。它檢查每個(gè)像素來(lái)確定該像素是否代表一個(gè)特征。假如它是一個(gè)更大的算法的一部分，那么這個(gè)算法一般只檢查圖像的特征區(qū)域。作為特征檢測(cè)的一個(gè)前提運(yùn)算，輸入圖像一般通過(guò)高斯模糊核在尺度空間中被平滑。此后通過(guò)局部導(dǎo)數(shù)運(yùn)算來(lái)計(jì)算圖像的一個(gè)或多個(gè)特征。

有時(shí)，假如特征檢測(cè)需要許多的計(jì)算時(shí)間，而可以使用的時(shí)間有限制，一個(gè)高層次算法可以用來(lái)控制特征檢測(cè)階層，這樣僅圖像的部分被用來(lái)尋找特征。

由于許多計(jì)算機(jī)圖像算法使用特征檢測(cè)作為其初級(jí)計(jì)算步驟，因此有大量特征檢測(cè)算法被發(fā)展，其提取的特征各種各樣，它們的計(jì)算復(fù)雜性和可重復(fù)性也非常不同。1

分類邊緣主條目：邊緣檢測(cè)

邊緣指組成兩個(gè)圖像區(qū)域之間邊界（或邊緣）的像素。一般一個(gè)邊緣的形狀可以是任意的，還可能包括交叉點(diǎn)。在實(shí)踐中邊緣一般被定義為圖像中擁有大的梯度的點(diǎn)組成的子集。一些常用的算法還會(huì)把梯度高的點(diǎn)聯(lián)系起來(lái)來(lái)構(gòu)成一個(gè)更完善的邊緣的描寫(xiě)。這些算法也可能對(duì)邊緣提出一些限制。

局部地看邊緣是一維結(jié)構(gòu)。

角主條目：角檢測(cè)

角指圖像中點(diǎn)似的特征，在局部它有兩維結(jié)構(gòu)。早期的算法首先進(jìn)行邊緣檢測(cè)，然后分析邊緣的走向來(lái)尋找邊緣突然轉(zhuǎn)向（角）。后來(lái)發(fā)展的算法不再需要邊緣檢測(cè)這個(gè)步驟，而是可以直接在圖像梯度中尋找高度曲率。后來(lái)發(fā)現(xiàn)這樣有時(shí)可以在圖像中本來(lái)沒(méi)有角的地方發(fā)現(xiàn)具有同角一樣的特征的區(qū)域。

區(qū)域與角不同的是區(qū)域描寫(xiě)一個(gè)圖像中的一個(gè)區(qū)域性的結(jié)構(gòu)，但是區(qū)域也可能僅由一個(gè)像素組成，因此許多區(qū)域檢測(cè)也可以用來(lái)監(jiān)測(cè)角。一個(gè)區(qū)域監(jiān)測(cè)器檢測(cè)圖像中一個(gè)對(duì)于角監(jiān)測(cè)器來(lái)說(shuō)太平滑的區(qū)域。

區(qū)域檢測(cè)可以被想象為把一張圖像縮小，然后在縮小的圖像上進(jìn)行角檢測(cè)。

脊長(zhǎng)條形的物體被稱為脊。在實(shí)踐中脊可以被看作是代表對(duì)稱軸的一維曲線，此外局部針對(duì)于每個(gè)脊像素有一個(gè)脊寬度。從灰梯度圖像中提取脊要比提取邊緣、角和區(qū)域困難。在空中攝影中往往使用脊檢測(cè)來(lái)分辨道路，在醫(yī)學(xué)圖像中它被用來(lái)分辨血管。1

特征提取特征被檢測(cè)后它可以從圖像中被提取出來(lái)。這個(gè)過(guò)程可能需要許多圖像處理的計(jì)算機(jī)。其結(jié)果被稱為特征描述或者特征向量。2

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

杜強(qiáng) - 高級(jí)工程師 - 中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所