2、视觉纹理的表示与建模：从基础到应用

视觉纹理的表示与建模：从基础到应用

1. 视觉纹理的重要性与定义

视觉信息在生物的认知和生存策略中占据着核心地位。在视觉场景里，形状和材料是理解图像的两个关键认知类别，而本书着重探讨的是材料的视觉方面，即视觉纹理。视觉纹理对于物体的识别以及其属性的估计起着至关重要的作用。

像素作为数字化视觉纹理的基本元素，不仅在空间和光谱上高度相关，还在时间、视角和照明角度等空间维度上存在关联。尊重这些多维视觉空间相关性的视觉纹理表示，为高级视觉信息处理的分析和建模提供了有利的基础。

纹理的概念源于拉丁语“texere”，意为编织。根据不同的字典，它有多种含义：
- 编织的过程或艺术；方案、作品等的构建或创作。
- 纺织品的特性，如精细、粗糙、紧密、疏松等。
- 事物的构成、结构或实质。
- 由紧密交织的元素组成的事物。
- 事物的本质部分或识别特征。
- 物体小组成部分的大小和组织；物体的视觉或触觉表面特征和外观。

纹理的具体含义取决于应用领域。在地质学中，它指岩石的物理外观；在材料科学中，是晶体取向的分布；在土壤研究中，描述颗粒大小的比例；在宇宙学中，是一种拓扑缺陷；对于艺术家来说，是画布的外观和手感；对于平面设计师而言，常指映射到表面的任何图像。

虽然视觉纹理与人类的语义意义相关，且纹理分析是图像处理的重要领域，但计算机视觉界尚未有一个被广泛接受的严格数学定义。有时，纹理的解释甚至是主观的。我们将纹理图像或视觉纹理理解为随机字段的实现，并致力于找到其参数化方法，使代表特定材料外观测量的真实纹理在任何观察条件下都与相应随机字段的实现视觉上难以区分。我们认为将空间结构和光谱信息分离是人为且错误的