纹理分类(一)全局特征

纹理分类(一)全局特征

原文地址: 纹理分类(一)全局特征 作者: 千里 8848
纹理分类(一)全局特征_第1张图片


纹理分类是一个很老的topic,但是一些纹理分类的方法为以后的图片分类奠定了基础。

首先定义一下纹理图片,他是一个随一下变量变化的函数:纹理表面材质,反射率,光照,照相机和他的角度。
现在纹理分类比较流行的有两种方法:一个是全局特征,如lbp,gabor,另一种是基于局部特征的,如:harris-laplace,基于局部特征的方法主要基于texton的框架,也就是现在图片分类的bag-of-words框架。

今天我们先介绍一下基于全局的特征,全局特征当属LBP最牛最简单有效,下面我们来介绍一下lbp及其变种。

1. LBP

以R为半径的P点邻域,gc为中心,gp为邻域点 ;区分邻域比中心亮度大还是小

纹理分类(一)全局特征_第2张图片

纹理分类(一)全局特征_第3张图片纹理分类(一)全局特征_第4张图片
:改变P,R 形成多尺度LBP

 2. uniform LBP    P*(P-1)+2个

 二值编码中0-1转换次数小于或等于2的编码;  U<=2:

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P=8,7*8+2=58个编码值,其余的U>2的归为一个bin

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3. 旋转不变的LBP : 36个

 由于编码的起始点是一定的,每一种二值编码模式经旋转(循环位移)后会产生不同的编码结果。

为了形成旋转不变的编码模式,我们让有同一编码模式经旋转后产生的编码结果编码为同一值,即这些旋转结果中的最小值

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 36个旋转不变的LBP编码模式:

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4. 旋转不变的uniform LBP   P+1个

即在uniform LBP中,开始7行的每一行为旋转不变,被编为一个编码值,对应上图中第一行的1-7个模式。再加上 全1和全0  共9个

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 --------------------------------以上就是经典的LBP了,下面介绍一些变种----------------

一. 增加幅值信息,增加对噪声鲁棒性

1. LTP 

对二值化设定阈值 

三值编码:使相对中心值变化在t范围内的邻域量化为0;比ic大于t的量化为1;比ic小于t的量化为-1

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最后把三值编码转化为正的和负的两部分,2个8bit编码作为特征向量;

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2. CLBP

像素值差分为符号和幅值两项考虑 ,对符号的编码CLBP_S和LBP一样 ( 8位)

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 对差的幅值Mp编码(8位):  C为全图像的所有mp的均值

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  对中心象数值gc编码(2位):Ci为全图像象数均值

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 最后构建3D联合直方图CLBP_S/M/C ,列化作为特征向量

 二. 加入局部方差信息(局部对比度)

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在训练集上得到局部方差的量化阈值,对局部方差进行量化,与[转载]纹理分类(一)全局特征计算联合直方图

缺点:由于训练和测试图片成像条件不同,训练的量化阈值可能在测试图片上不适合

 

2.  LBP-V

将每个点的方差作为编码值的权重,进行直方图累加(类比sitf中按方向累计梯度幅值)。原理:方差大,对应区域变化大,为高频区域,对区分性贡献大,所以对应该处编码权重大

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三. 增加局部梯度信息(类比SIFT)

1. CS-LBP

对中心对称点的亮度差编码,即编码四方向的梯度符号,缩短编码长度

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2. TP-LBP

 编码某中心像数点的相邻patch的相似度 提取patch-based的信息,是对pixels-based的信息的补充中心patch和邻域patch大小为w*w;邻域半径r,邻域patch个数S,提取相似度信息的邻域间隔a,d(a,b)为a,b patch的相似度,编码局部patch的变化程度

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3. POEM

 编码局部区域个方向patch内的梯度变化信息

(1) 计算梯度:方向和大小,对方向离散化m个

(2) 对每点,按离散方向,累积半径为r邻域内的梯度幅值(高斯加权),形成m个累积梯度幅值图像

(3) 对每个图像,计算半径R,邻域P的LBP,形成m个LBP

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4. LDP

 编码每点的各方向边缘响应强度的变化

(1) 计算8方向边缘响应

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(2) 取第K主方向值Mk(即第k大的边缘响应幅值)作为阈值,进行二值化形成编码。有C_8_k种编码值

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四. 对U-LBP的改进

1. H-LBP

层叠的多多尺度LBP

ULBP将U>2的编码都对归入到一个bin中,丢失了其中的区分信息。

半径越大非uniform编码出现频率越高,而大半径中为非uniform的编码在小半径时可能为uniform形式,此时把其编码换为小半径中uniform形式,直至半径缩小为指定大小

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纹理分类(一)全局特征_第15张图片
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关于LBP的变形还有很多种,这里就不一一赘述了!

(二)局部特征
纹理分类的第二大类方法是基于texton的方法,具体的方法是先提取特征点的局部特征,然后聚类形成texton;之后对于每幅求出统计直方图作为最后的特征,之后用knn或者svm分类。

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开始的时候各位大虾都在filter bank上面做文章,方法比较接近texton,但是还是有区别的,详见:A Statistical Approach to Texture Classication from  Single Images。
比较出名的filter bank有: Leung-Malik (LM) set, Schmid (S) set, Maximum Response (MR或MR8)sets。

于此同时局部特征点和描述的方法也很流行,详见综述性文章:Local Features and Kernels for Classification of Texture and Object  Categories: A Comprehensive Study。
文章比较的提取特征点方法有:Harris-Laplace detector和Laplacian detector,描述子有:SIFT,SPIN和RIFT。

之后在纹理识别方面就出现了一篇引导潮流的文章:A Statistical Approach to Material Classification
Using Image Patch Exemplars。这篇文章直接用每个像素点周围的裸像素作为特征,而且文章中详细的说明了这样为什么效果好,之后follow此方法的就是以前提交的用随机投影做纹理分类的文章。详见以前的博客: http://blog.sina.com.cn/s/blog_631a4cc401013e4d. html

 

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