乡间小居的图像特征分析

■ 施润东 Shi Rundong

在烦嚣嘈杂的尘世间，乡间小居带来了一股安详、和谐的气氛，令人向往。现代交通运输的便利和个人财富的增长也使得一些人有可能住得起乡间小居。如果说安详、和谐的乡村气氛使乡间小居给人们带来了的精神上的享受，洁净的空气、水源和食物满足了人们的口腹之欲，乡间小居本身也使得人感到爽心悦目。为什么乡间小居会使得人感到爽心悦目，本文就一组图片尝试从图像学参数本身进行分析、研究。

1 乡间小居的直方图

图1～5为一组乡间小居的图片[1]，作者对它们进行了直方图[2]分析。直方图反映了图像的灰度统计特征。

直方图处理的结果(图6)显示，这一组图片中每一幅图像的R（红）、G（绿）、B（蓝）三个通道的灰度分布具有很强的相似性。此外，无论是R、G、B三通道各自的直方图，还是灰度化图像的直方图均呈双峰分布，相应的参数如表1所示。

图1 乡间小居组图1

图1 乡间小居组图2

图3 乡间小居组图3

图1 乡间小居组图4

表1 乡间小居的直方图分布特点

图1 乡间小居组图5

图6 乡间小居组图的直方图处理的结果，

计算机图形学研究表明，在灰度为64～192之间，人眼的视觉特性对灰度的分辨率最高，灰度值高于200以上时，人眼已经进入非线性区，变得迟钝了[3]。所以，双峰特性中，左侧的第1峰位恰好对应图片有好的细节分辨率、右侧的第2峰位对应图片有好的亮度。此外，双峰面积比应该保持在一定的数值左右。组图2的亮度差一些，其第2峰位相应偏左一些。由于组图2为翻拍图，细节不够清爽，当然效果要差一些，在直方图分析中的表现是左峰所占总面积明显偏小。对于乡间小居，左峰在总面积中所占比率大致在0.68～0.73为佳。

2 分形特征分析

纹理是对于图像各像元灰度的空间分布的一种描述，它是纹理基元按某种确定的规律或者某种统计规律排列组成，表现为平滑性、均一性、粗糙性和复杂程度[4]。

在图像处理中，分数维是描述分形特征的定量参数，它反映了一块图像纹理和灰度分布的规则性和复杂程度。在反映自然景物的灰度图像中，各类具有不同分形性质的观察目标具有不同的分数维，因而分数维也就是对观察图像进行分析的可依据的特征。

针对乡间小居组图，作者利用利用改进的差分盒维数法在不同尺度s下计算图像的分数维D值[5,6]，表2 为试验结果乡间小居的分数维D值数值分析的结果。

表2表明，以组图1的参数为基准，其余各图所得的不同尺度下的分数维D值具有极好的相似性，相关系数高达0.99999以上。在不同的尺度下，D-s曲线呈偏V形。

表2 乡间小居的不同尺度下分数维D值

一般来说，分数维的分析数值受图像亮度影响要小一些，可以与直方图分析相互补。

3 其它分析[7]

笔者尝试了利用其它图像处理算法对乡间小居组图的图像处理工作，没有得出一致性的结果，但在实验中发现，乡间小居组图对形态算子的腐蚀和膨胀算子运算不敏感。

我们知道，人的视觉都会存在个体差异，因此，一个在视觉上被绝大多数人接受的图片应该不会触发人的视觉的个体差异。这在图像处理过程中，就会表现为对简单的3×3腐蚀或膨胀算子的处理不敏感。

4 结语

本文对一组典型的乡间小居的图像进行了数字特征提取，获得了它们的灰度直方图信息、不同尺度下的分数维D值分布特点，并对它们进行了简单的3×3腐蚀或膨胀算子处理。实验结论是，具有良好视觉感受的乡间小居的图片具有双峰型的灰度直方图分布、且各个通道的直方图分布存在较强的相似性；这些图片在不同尺度下的D-s曲线呈偏V形，且这些曲线具有极好的相似性；此外，它们对简单的3×3腐蚀或膨胀算子处理不敏感。实验结论对乡间小居的效果图设计具有一定的参考价值。

[1]绝美古村落效果图欣赏.中国装饰论坛.http：//www.szjs.com.cn/htmls/200903/45877.html,2009-03-26.

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