17、纹理表示：从局部到全局的探索

纹理表示：从局部到全局的探索

1. 纹理概述

纹理是一种广泛存在、易于识别却难以定义的现象。通常，一个效果是否被视为纹理取决于观察的尺度。例如，占据图像大部分的一片叶子可看作是一个物体，而一棵树的树叶则构成了纹理。大量小物体的集合往往可被视为纹理，像草、树叶、灌木丛、鹅卵石和头发等。许多表面带有有序的图案，看起来就像大量的小物体，如豹子或猎豹身上的斑点、老虎或斑马身上的条纹，以及树皮、木材和皮肤的图案。纹理具有重复性，大致相同的局部区域会反复出现，尽管可能会因观察变换而变形。

纹理之所以重要，是因为它是识别物体的重要线索。大多数现代物体识别程序都围绕着某种纹理表示机制构建。这可能是因为纹理也能反映物体的材料属性，比如通过纹理线索可以区分树皮（中等硬度且粗糙）和裸金属（坚硬、光滑且有光泽）。人们似乎能够从材料的外观预测其一些机械性能，例如通过肉眼区分像护手霜这样的低粘性材料和像奶油奶酪这样的高粘性材料。不过，材料属性与物体的身份相关，但并不完全相同，例如塑料锤子、金属锤子和木锤子都还是锤子。

纹理表示主要有三种类型：
- 局部纹理表示 ：对图像中某一点附近的纹理进行编码。虽然这种表示不能涵盖整个图像，但在图像分割中非常有用，因为在图像分割中，需要将图像分解为大的、有用的组件（通常称为区域）。一个合理的要求是区域内的点彼此相似，与区域外的点不同，而分割算法需要描述点附近的外观来满足这一要求。
- 池化纹理表示 ：用于描述图像域内的纹理。例如，纹理识别是确定图像中一个补丁所代表的纹理是什么的问题，这里需要一个表示整个域内纹理的方法。同样，在材料识别中，也需要确定图像中一个补丁所代表的材料。