[科普中國(guó)]-紋理元素

紋理元素

紋理（texture）是表達(dá)物體表面或結(jié)構(gòu)（分別對(duì)應(yīng)于反射或透射形成的圖像）的屬性，它使用得很廣泛，且在直覺(jué)上可能是明顯的，但是由于它的變化范圍很寬泛，因而沒(méi)有精確的定義。我們把紋理定義為由互相關(guān)聯(lián)的元素組成的某種東西；因此，我們?cè)诳紤]的是一組像素，且所描述的紋理高度依賴(lài)于考慮的數(shù)量。

由紋理基元或紋理元素組成的紋理，有時(shí)稱(chēng)紋理素。如右圖，草和犬毛中的基元由若干像素來(lái)表示，對(duì)應(yīng)于莖稈和絨毛。軟木塞由在大小和像素可比的基元構(gòu)成。然而，為格子花式紡織品或編織品定義很困難，它至少可以在兩個(gè)層次上定義。第一個(gè)層次對(duì)應(yīng)于紡織格子或編織條紋，第二個(gè)層次對(duì)應(yīng)于織品或單個(gè)縫的更精細(xì)的紋理。正如其他領(lǐng)域中的一樣，這是一個(gè)尺度問(wèn)題：紋理描述是尺度相關(guān)的。1

紋理分析紋理分析的主要目標(biāo)是紋理識(shí)別和基于紋理的形狀分析，在圖像分割中，常常用到紋理屬性。人們通常把紋理描述為精細(xì)的、粗糙的、粒狀的、平滑的等，這意味著必須定義一些更精確的特征以使機(jī)器識(shí)別成為可能。這樣的特征可以在紋理的“色調(diào)”和“結(jié)構(gòu)”中找到。色調(diào)，主要基于基元中像素的亮度的屬性；結(jié)構(gòu)，則是基元間的空間關(guān)系。

每個(gè)像素可以通過(guò)它的位置和色調(diào)的特征來(lái)刻畫(huà)。紋理基元是一個(gè)具有某種色調(diào)屬性和/或區(qū)域?qū)傩缘南袼剡B續(xù)集，可以通過(guò)它的平均亮度、最大或最小亮度、尺寸、形狀等來(lái)描述?；目臻g關(guān)系可以是隨機(jī)的，或他們可能是兩兩相關(guān)的，或者某個(gè)數(shù)目的基元之間可能是相互依賴(lài)的。這樣，通過(guò)基元的數(shù)目和類(lèi)型以及它們的空間關(guān)系來(lái)描述圖像紋理。

相關(guān)性質(zhì)：

（1）相同數(shù)目和相同類(lèi)型的基元不一定會(huì)給出相同的紋理；

（2）基元的相同的空間關(guān)系不會(huì)保證紋理的唯一性，因而，對(duì)描述來(lái)說(shuō)，是不充分的；

（3）紋理色調(diào)和結(jié)構(gòu)不是獨(dú)立的；

（4）紋理總是顯示在色調(diào)和結(jié)構(gòu)兩個(gè)方面，盡管常常是一方或另一方占優(yōu)勢(shì)，而且，我們通常也僅僅討論一方或另一方。

（5）色調(diào)可以被理解為基元的色調(diào)屬性，其中考慮了基元的空間關(guān)系；

（6）結(jié)構(gòu)是指基元的空間關(guān)系，也考慮了它們的色調(diào)屬性。1

相關(guān)概念精細(xì)紋理：如果圖像中的紋理基元小，并且，如果相鄰基元間的色調(diào)相差很大，則產(chǎn)生精細(xì)紋理

粗糙紋理：如果基元比較大而包含了若干像素，則產(chǎn)生粗糙紋理

弱紋理：弱紋理的基元之間在空間上的相互作用力小，可以用出現(xiàn)在某個(gè)鄰域中的基元類(lèi)型的頻率來(lái)適當(dāng)描述。

強(qiáng)紋理：基元之間在空間上的相互作用是由某種空間規(guī)律的1

紋理描述方法存在兩種主要的紋理描述方法，統(tǒng)計(jì)的和句法的。如果基元大小和像素可比的話(huà)，統(tǒng)計(jì)的方法是合適的。句法的和混合的方法（統(tǒng)計(jì)和句法的結(jié)合）更適合基元可以被賦予一個(gè)標(biāo)記——基元類(lèi)型——意味著基元可以通過(guò)大量的各種屬性而不僅僅是色調(diào)來(lái)描述的情況；例如，形狀描述。1