Hausdorff distance

Hausdorff distance

微分动力系统原理 这本书里有介绍

  Hausdorff距离是描述两组点集之间相似程度的一种量度,它是两个点集之间距离的一种定义形式:假设有两组集合A={a1,…,ap},B={b1,…,bq},则这两个点集合之间的Hausdorff距离定义为

  H(A,B)=max(h(A,B),h(B,A))                    (1)

  其中,

  h(A,B)=max(a∈A)min(b∈B)‖a-b‖     (2)

  h(B,A)=max(b∈B)min(a∈A)‖b-a‖     (3)

  ‖·‖是点集A和B点集间的距离范式(如:L2或Euclidean距离).

  这里,式(1)称为双向Hausdorff距离,是Hausdorff距离的最基本形式;式(2)中的h(A,B)和h(B,A)分别称为从A集合到B集合和从B集合到A集合的单向Hausdorff距离.即h(A,B)实际上首先对点集A中的每个点ai到距离此点ai最近的B集合中点bj之间的距离‖ai-bj‖进行排序,然后取该距离中的最大值作为h(A,B)的值.h(B,A)同理可得.

  由式(1)知,双向Hausdorff距离H(A,B)是单向距离h(A,B)和h(B,A)两者中的较大者,它度量了两个点集间的最大不匹配程度.

http://blog.sina.com.cn/s/blog_5caa94a00100fa26.html

http://cgm.cs.mcgill.ca/~godfried/teaching/cg-projects/98/normand/main.html

Hausdorff distance

H (A, B) = max { h (A, B), h (B, A) }

Hausdorff distance Hausdorff distance 

Hausdorff distance Hausdorff distance 

Hausdorff distance Hausdorff distance

Hausdorff distance Hausdorff distance

     给定欧氏空间中的两点集 Hausdorff distanceHausdorff distance ,Hausdorff距离就是用来衡量这两个点集间的距离。

Hausdorff distance

  其中,Hausdorff distance ,Hausdorff distance 。Hausdorff distance 称为双向Hausdorff距离, Hausdorff distance称为从点集A到点集B的单向Hausdorff距离。相应地Hausdorff distance 称为从点集B到点集A的单向Hausdorff距离。

       下面从一个例子来理解Hausdorff距离。

   Hausdorff distance

  上图中,给出了A,B,C,D四条路径,其中路径A具体为(16-17-18-19-20),路径B具体为(1-2-3-4-9-10)。要求Hausdorff距离Hausdorff distance ,则需要先求出单向Hausdorff距离 Hausdorff distanceHausdorff distance 。

  对于Hausdorff distance ,以A中的点16为例,在路径B中的所有点中,距离点16最近的是点1,距离为3。即Hausdorff distance 。同理由图可得Hausdorff distance ,Hausdorff distance ,Hausdorff distance ,Hausdorff distance 。在它们中,值最大的为3,故 Hausdorff distance 。

  同理可得,Hausdorff distance 。

  所以Hausdorff distance 。

  同理可求出上图中四条路径间的单向Hausdorff距离如下表所示:

  Hausdorff distance

 

  双向Hausdorff距离Hausdorff distance 是单向Hausdorff距离Hausdorff distance 和Hausdorff distance 两者中的较大者,显然它度量了两个点集间的最大不匹配程度。

  Hausdorff distance

  当A,B都是闭集的时候,Hausdorff距离满足度量的三个定理:

  (1) Hausdorff distance,当且仅当A=B时,Hausdorff distance 。

  (2) Hausdorff distance    

  (3) Hausdorff distance    

  

  若凸集A,B满足Hausdorff distance 且 Hausdorff distance,并记 Hausdorff distance, Hausdorff distance分别为A,B边界的点集合,则A,B的Hausdorff距离等于Hausdorff distance , Hausdorff distance的Hausdorff距离。

 

  Hausdorff距离易受到突发噪声的影响。

  Hausdorff distance

  当图像受到噪声污染或存在遮挡等情况时,原始的Haudorff距离容易造成误匹配。所以,在1933年,Huttenlocher提出了部分Hausdorff距离的概念。

  简单地说,包含q个点的集合B与集合A的部分Hausdorff距离就是选取B中的K(Hausdorff distance 且 Hausdorff distance )个点,然后求这K个点到A集合的最小距离并排序,则排序后的第K个值就是集合B到集合A的部分单向Hausdorff距离。定义公式如下:

Hausdorff distance

  相应地,部分双向Hausdorff距离定义为:

Hausdorff distance