特征測量和誤差分析共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!第10章特征測量和誤差分析

10.1直接測度和間接測度 10.2準確性和精確性

10.34-連通和8-連通 10.4影響測量誤差的因素 10.5誤差分析章毓晉(TH-EE-IE)特征測量和誤差分析共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!10.1直接測度和間接測度直接測度（directmeasurements）

指直接對特征進行測量(1) 場測度（fieldmeasurements） 場數(shù)目，場面積，目標數(shù)量(2) 特定目標的測度（feature-specific measurements） 目標的面積，直徑（包括最大，最小直徑） 孔數(shù)量，內(nèi)切位置，切線數(shù)量

章毓晉(TH-EE-IE)特征測量和誤差分析共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!10.1直接測度和間接測度推導(dǎo)出的測度（derivedmeasurements）

借助其它已測出的測度而獲得的新測度 可以有無窮個（數(shù)量可以沒有限制

）！

特征測度英文（縮寫）定義最長尺度Longestdimension(L)長軸長度寬度Breadth(B)短軸長度平均直徑Averagediameter(D)軸平均長度面積等價直徑Areaequivalentdiameter(AD)(4A/p)1/2（對圓就是直徑）章毓晉(TH-EE-IE)特征測量和誤差分析共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!含義/定義 準確性或準確度（accuracy） 實際測量值和作為（參考）真值的客觀標準值的接近程度，無偏估計

精確性或精確度（precision） 根據(jù)重復(fù)性來定義，這里重復(fù)性指測量過程能重復(fù)進行并得到相同測量結(jié)果的能力 一致估計 （基于N個樣本）10.2準確性和精確性章毓晉(TH-EE-IE)特征測量和誤差分析共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!10.2準確性和精確性系統(tǒng)誤差和統(tǒng)計誤差 系統(tǒng)誤差反映（參考）真值和測量數(shù)據(jù)的平均值之間的差別 統(tǒng)計誤差描述重復(fù)測量所得到的測量數(shù)據(jù)（相對于重心值）的散射程度 統(tǒng)計誤差大但系統(tǒng)誤差小時，每個測量值都與真值差別大但它們的均值可能接近真值

統(tǒng)計誤差小但系統(tǒng)誤差大時就會得到高精確性低準確性的結(jié)果

章毓晉(TH-EE-IE)特征測量和誤差分析共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!10.34-連通和8-連通1. 邊界點和內(nèi)部點 (a)中的淺陰影象素點組成1個目標區(qū)域 (b)8-連通內(nèi)部點，4-連通邊界點 (c)4-連通內(nèi)部點，8-連通邊界點 (d)4-連通內(nèi)部點和邊界點/8-連通內(nèi)部點和邊界點章毓晉(TH-EE-IE)特征測量和誤差分析共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!10.34-連通和8-連通3. 連通組元的分離

一個4-連通的輪廓能分開三個4-連通的組元 一個8-連通的輪廓分不開兩個8-連通的組元 解決方法：使用對偶的連通性章毓晉(TH-EE-IE)特征測量和誤差分析共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!10.4

影響測量誤差的因素

10.4.1 誤差來源

10.4.2 光學(xué)鏡頭分辨率

10.4.3 采樣密度

10.4.4 分割算法

10.4.5 特征量計算公式

10.4.6 綜合影響章毓晉(TH-EE-IE)特征測量和誤差分析共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!10.4.1誤差來源 (3)不同的圖象處理和分析手段 例如編碼，分割等，丟失信息，改變形態(tài)等 (4)不同的測量方法和計算公式 (5)圖象加工過程中噪聲等干擾的影響 設(shè)備、傳輸、算法章毓晉(TH-EE-IE)特征測量和誤差分析共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!10.4.2

光學(xué)鏡頭分辨率(1) 普通照相機 一般拍照時有do?di

≈

f 設(shè)鏡頭的f-因數(shù)為nf=f

/D(2) 望遠鏡 望遠鏡點擴散函數(shù)的尺寸決定了分辨率章毓晉(TH-EE-IE)特征測量和誤差分析共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!10.4.2

光學(xué)鏡頭分辨率 13mm(0.5in.)CCD，圖象640×480象素 每個象素的尺度為15.875mm，1024×1024攝象機目鏡放大倍數(shù)光圈數(shù)目鏡分辨率（mm）理論單元尺寸（mm）22mm中單元數(shù)4×0.103.3613.4164210×0.251.3413.4164220×0.400.8416.8131040×0.650.5220.6106860×0.950.3521.2103860×（油）1.400.2414.41528100×（油）1.400.2424.0917章毓晉(TH-EE-IE)特征測量和誤差分析共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!10.4.3采樣密度1. 采樣定理的適用性 采樣集合：

{fn}={f(nxs)|n=–,…,–1,0,1,…,+} 為完全表示帶限信號f(x)，需要無窮個采樣

如果把信號限制在有限的區(qū)間，信號不是帶限的 對任一個信號f(x)和與其對應(yīng)的頻譜F(w)，或者是f(x)在空域有限，或者是F(w)在頻域有限，但不能同時有限（采樣定理不能用）章毓晉(TH-EE-IE)特征測量和誤差分析共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!10.4.3采樣密度2. 采樣對目標特征測量的影響 對給定尺寸的目標，采樣密度增加，屬于目標的象素增加。一般來說，一個目標中的象素越多，測量目標特征時應(yīng)該越準確采樣密度不夠

章毓晉(TH-EE-IE)特征測量和誤差分析共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!10.4.3采樣密度3.采樣密度的選擇圖象分辨率與采樣密度的關(guān)系（實驗）

(1)4~6pixel/m 確定目標位置 (2)15~30pixel/m 觀察結(jié)構(gòu)細節(jié)

(3)30~40pixel/m 內(nèi)容基本不變章毓晉(TH-EE-IE)特征測量和誤差分析共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!10.4.4分割算法圖象分割對測量精度的影響（圖象信噪比）面積測量的誤差曲線隨信噪比SNR的減少而左移，所以有可能從不同信噪比的圖象得到相近的面積測量精度

章毓晉(TH-EE-IE)特征測量和誤差分析共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!10.4.4分割算法圖象分割對測量精度的影響（目標的形狀）

歸一化絕對平均曲率測量的精度受目標形狀E的影響不太明顯，但測量誤差總處于較高水平。換句話說，對不同形狀的目標這個特征的測量都不易準確

章毓晉(TH-EE-IE)特征測量和誤差分析共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!1. 基于鏈碼的距離測量

鏈碼長度的不同計算公式10.4.5特征量計算公式章毓晉(TH-EE-IE)特征測量和誤差分析共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!2. 基于局部模板的距離測量 一條長直線的長度可以逐步（局部地）計算

局部距離圖 a：沿水平或垂直方向的局部距離 b：沿對角方向的局部距離 通路長度：D=ama+bmb

最優(yōu)值：a=0.95509，b=1.36930

最大誤差：<0.04491M，M=max{|x1–x2|,|y1–y2|}

10.4.5特征量計算公式章毓晉(TH-EE-IE)特征測量和誤差分析共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!

不同長度計算公式的誤差隨采樣密度變化 這些公式的誤差都有不隨采樣率改變的下限10.4.6綜合影響章毓晉(TH-EE-IE)特征測量和誤差分析共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!10.1直接測度和間接測度測度組合測度的和：測度乘實數(shù)：測度的倒數(shù)：通式：章毓晉(TH-EE-IE)特征測量和誤差分析共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!10.2準確性和精確性關(guān)系和示例

估計中間圖里十字的位置左：估計不一致（分布無規(guī)律/不精確）但無偏右：估計相當一致但不準確，有偏章毓晉(TH-EE-IE)特征測量和誤差分析共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!10.2準確性和精確性系統(tǒng)誤差小系統(tǒng)誤差大統(tǒng)計誤差小統(tǒng)計誤差大章毓晉(TH-EE-IE)特征測量和誤差分析共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!10.34-連通和8-連通2. 目標點和背景點 (a)有一個帶孔的黑色目標處在白色背景中 (b)使用4-連通性來確定目標和背景 (c)使用8-連通性來確定目標和背景 (d)使用4-連通性來確定孔，8-連通性來確定目標章毓晉(TH-EE-IE)特征測量和誤差分析共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!10.34-連通和8-連通4. 開集和閉集目標區(qū)域閉集（包括邊界點），區(qū)域開集（不包括邊界點）

(a)黑點代表8-連通的目標點，白點代表4-連通的背景點(b)將目標考慮成閉集，p在B中有三個8-鄰域點

(c)將目標考慮成開集，q在B中有三個4-鄰域點章毓晉(TH-EE-IE)特征測量和誤差分析共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!10.4.1誤差來源（數(shù)字）測量從數(shù)字化的數(shù)據(jù)出發(fā)，精確地估計產(chǎn)生這些數(shù)據(jù)的原始模擬量的性質(zhì)導(dǎo)致測量產(chǎn)生誤差的因素 (1)客觀物體本身參數(shù)或特征的自然變化 不同物體（可能隨時間進程）有不同的 顏色、尺寸、形狀、表面特性、…... (2)圖象采集過程 光學(xué)鏡頭分辨率 從連續(xù)到離散：空間采樣和灰度量化 章毓晉(TH-EE-IE)特征測量和誤差分析共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!10.4.2

光學(xué)鏡頭分辨率 一個有限散射的光學(xué)鏡頭，其點擴散函數(shù)在成像平面的第1個零點對應(yīng)半徑為

l是光的波長（對自然光常取l=0.55mm） di是鏡頭到成像平面距離，D是鏡頭直徑瑞利分辨率準則： 可以區(qū)分開兩個距離為r的點源圖象景深模糊圓盤圖象目標章毓晉(TH-EE-IE)特征測量和誤差分析共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!10.4.2

光學(xué)鏡頭分辨率(3) 顯微鏡

放大倍數(shù)大于10倍時，有di?do=f 數(shù)值孔徑

與光的波長成正比，與鏡頭的光圈數(shù)成反比 現(xiàn)代顯微鏡視場的直徑是22mm(0.9in.) 先前的顯微鏡視場的直徑是20mm(0.8in.)章毓晉(TH-EE-IE)特征測量和誤差分析共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!10.4.3采樣密度

不能只從采樣定理出發(fā)來選取采樣率1. 采樣定理的適用性 如果信號f(x)中的最高頻率分量為wo，要從采樣完全恢復(fù)信號，則采樣頻率必須滿足ws>2wo

采樣過程

ws=2/xs

章毓晉(TH-EE-IE)特征測量和誤差分析共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!10.4.3采樣密度圖象采集中信號帶寬的變化(1) 進入光學(xué)鏡頭的連續(xù)信號是沒有帶限的(2) 由光學(xué)鏡頭出來的信號是有帶限的，光學(xué)傳輸函數(shù)限制了輸出圖象的頻譜(3) 圖象采集時將帶限信號在有限面積上成象，由攝象機出來的信號不再是帶限的了(4) 采樣并把結(jié)果存入儲存器。因為只用了有限個數(shù)字來表示圖象，即使光電感受面面積無窮，用來表示圖象的數(shù)據(jù)量仍是有限的（混迭效應(yīng)不可避免）

章毓晉(TH-EE-IE)特征測量和誤差分析共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!10.4.3采樣密度2. 采樣對目標特征測量的影響利用采樣定理來指導(dǎo)對采樣率的選擇并不可靠不可能寫出在有限步驟（或有限時間）內(nèi)能從 采樣數(shù)據(jù)中獲得準確測量值的算法準確測量的公式：需要用到無窮個采樣 需要計算無窮個sinc函數(shù)章毓晉(TH-EE-IE)特征測量和誤差分析共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁!10.4.3采樣密度3.采樣密度的選擇采樣密度與要測量目標尺寸的關(guān)系 對圓形物體求面積

進行高準確度的測量常需要相當大的過采樣

章毓晉(TH-EE-IE)特征測量和誤差分析共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁!10.4.4分割算法圖象分割對測量精度的影響（目標的尺寸）彎曲能測量的誤差隨目標尺寸d的增加而增加。所以對大目標的彎曲能測量結(jié)果不如對小目標的可靠

章毓晉(TH-EE-IE)特征測量和誤差分析共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁!1. 基于鏈碼的距離測量 鏈碼長度的計算通式