[科普中国]-纹理元素

纹理元素

纹理（texture）是表达物体表面或结构（分别对应于反射或透射形成的图像）的属性，它使用得很广泛，且在直觉上可能是明显的，但是由于它的变化范围很宽泛，因而没有精确的定义。我们把纹理定义为由互相关联的元素组成的某种东西；因此，我们在考虑的是一组像素，且所描述的纹理高度依赖于考虑的数量。

由纹理基元或纹理元素组成的纹理，有时称纹理素。如右图，草和犬毛中的基元由若干像素来表示，对应于茎秆和绒毛。软木塞由在大小和像素可比的基元构成。然而，为格子花式纺织品或编织品定义很困难，它至少可以在两个层次上定义。第一个层次对应于纺织格子或编织条纹，第二个层次对应于织品或单个缝的更精细的纹理。正如其他领域中的一样，这是一个尺度问题：纹理描述是尺度相关的。1

纹理分析纹理分析的主要目标是纹理识别和基于纹理的形状分析，在图像分割中，常常用到纹理属性。人们通常把纹理描述为精细的、粗糙的、粒状的、平滑的等，这意味着必须定义一些更精确的特征以使机器识别成为可能。这样的特征可以在纹理的“色调”和“结构”中找到。色调，主要基于基元中像素的亮度的属性；结构，则是基元间的空间关系。

每个像素可以通过它的位置和色调的特征来刻画。纹理基元是一个具有某种色调属性和/或区域属性的像素连续集，可以通过它的平均亮度、最大或最小亮度、尺寸、形状等来描述。基元的空间关系可以是随机的，或他们可能是两两相关的，或者某个数目的基元之间可能是相互依赖的。这样，通过基元的数目和类型以及它们的空间关系来描述图像纹理。

相关性质：

（1）相同数目和相同类型的基元不一定会给出相同的纹理；

（2）基元的相同的空间关系不会保证纹理的唯一性，因而，对描述来说，是不充分的；

（3）纹理色调和结构不是独立的；

（4）纹理总是显示在色调和结构两个方面，尽管常常是一方或另一方占优势，而且，我们通常也仅仅讨论一方或另一方。

（5）色调可以被理解为基元的色调属性，其中考虑了基元的空间关系；

（6）结构是指基元的空间关系，也考虑了它们的色调属性。1

相关概念精细纹理：如果图像中的纹理基元小，并且，如果相邻基元间的色调相差很大，则产生精细纹理

粗糙纹理：如果基元比较大而包含了若干像素，则产生粗糙纹理

弱纹理：弱纹理的基元之间在空间上的相互作用力小，可以用出现在某个邻域中的基元类型的频率来适当描述。

强纹理：基元之间在空间上的相互作用是由某种空间规律的1

纹理描述方法存在两种主要的纹理描述方法，统计的和句法的。如果基元大小和像素可比的话，统计的方法是合适的。句法的和混合的方法（统计和句法的结合）更适合基元可以被赋予一个标记——基元类型——意味着基元可以通过大量的各种属性而不仅仅是色调来描述的情况；例如，形状描述。1