图像特征层次解析：形状、纹理、颜色与语义信息

从广义上讲，图像的特征包括基于文本的特征（如关键字、注释等）和视觉特征（如色彩、纹理、形状、对象表面等）两大类。视觉特征又可分为通用的视觉特征和领域相关的视觉特征。前者用于描述所有图像共有的特征，与图像的具体类型或内容无关，主要包括颜色、纹理和形状；后者则建立在对所描述图像内容的某些先验知识（或假设）的基础上，与具体的应用紧密相关，例如人的面部特征或指纹特征等。由于领域相关的图像特征主要属于模式识别的研究范畴，并涉及许多专业的领域知识，在此就不详述，而只考虑通用的视觉特征：颜色、形状、纹理等。

颜色特征是描述图像最有效的特征之一，具有大小、方向、位置不变性，可以用直方图、颜色距、颜色集、主色调等表征。形状特征包括面积、连通性、环行性、偏心率、主轴方向等。很多情况下，同一物体可能有各种不同的颜色，但其形状总是相似的，如汽车。另外，对于图形来说，形状是它唯一重要的特征。纹理特征指像素灰度集或颜色的某种规律性变化，即图像中局部不规则而整体有规律的特性，即从像素分布的方向性和位置等得到的有意义的统计数据。纹理特征一般用粗糙度、方向性、线性、对比度以及规则性等表征。

对于某个特定的图像特征，通常有多种不同的表达方法。由于人们主观认识上的千差万别，对于某个特征并不存在一个最佳的表达方式。事实上，图像特征的不同表达方式从各个不同的角度刻画了该特征的某些性质。(www.xing528.com)

图像特征主要分为三个层次：底层、中层和高层。底层和中层的图像特征是形状、纹理、颜色等图像某一方面的视觉特征。高层次的图像特征是在底层和中层图像特征基础上的再一次抽象，它赋予图像一定的语义信息，是图像所包含内容的一种抽象概括。本章将重点介绍底层特征。