這篇博文的內(nèi)容主要來自研討課周嫻同學(xué)的課件，在此表示感謝硅卢。
LBP(Local Binary Pattern)：局部二值模式射窒。由Timo Ojala等人在1996年提出，用于紋理特征的提取将塑。
一. 基本算法
- 對(duì)推按個(gè)中的所有點(diǎn)脉顿，以該點(diǎn)為中心，取
3*3的鄰域窗口点寥； - 將8-鄰域像素值與中心點(diǎn)像素值比較艾疟，大于或等于中心像素的標(biāo)記為1，否則標(biāo)記為0敢辩；
- 將周圍0-1序列汉柒，以一定的順序排列，成為一個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)责鳍，轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)碾褂；
- 這個(gè)十進(jìn)制整數(shù)就是表征這個(gè)窗口的LBP值，并用這個(gè)值來反映該區(qū)域的紋理信息历葛。
當(dāng)然正塌，這里的8-鄰域只是一種情況嘀略，為了使用不同尺度的紋理特征，研究者對(duì)LBP算子進(jìn)行了改進(jìn)乓诽，將3*3鄰域擴(kuò)展到任意鄰域帜羊，并用圓形鄰域代替了正方形鄰域，半徑R可以是小數(shù)鸠天，對(duì)于沒有落到整數(shù)位置的點(diǎn)讼育，根據(jù)軌道內(nèi)離其最近的兩個(gè)整數(shù)位置像素灰度值，利用雙線性插值的方法計(jì)算它的灰度值稠集。
該算法存在的問題：
- 對(duì)旋轉(zhuǎn)敏感奶段；
- 對(duì)于P個(gè)采樣點(diǎn)的LBP算子會(huì)產(chǎn)生
2^P中模式，模式太多剥纷！
解決：
二. 改進(jìn)的LBP算子
1.LBP旋轉(zhuǎn)不變模式
研究者對(duì)LBP算子進(jìn)行擴(kuò)展提出了具有旋轉(zhuǎn)不變的LBP算子痹籍，即不斷旋轉(zhuǎn)圓形鄰域得到一系列初始定義的LBP值，取其最小值作為該鄰域的LBP值晦鞋。公式表示如下：
2. LBP等價(jià)模式
前文說了蹲缠，含有P個(gè)采樣點(diǎn)的LBP算子會(huì)產(chǎn)生2^P中模式，為了給LBP算子的模式種類進(jìn)行降維悠垛，Ojala提出一種“等價(jià)模式”(Uniform Parttern)线定。
Ojala等認(rèn)為,在實(shí)際圖像中,絕大多數(shù)LBP模式最多只包含兩次從1到0或從0到1的跳變。因此,Ojala將“等價(jià)模式”定義為:當(dāng)某個(gè)LBP所對(duì)應(yīng)的循環(huán)二進(jìn)制數(shù)從0到1或從1到0最多有兩次跳變時(shí),該LBP所對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制就稱為一個(gè)等價(jià)模式類确买。
如00000000(0次跳變),00000111(只含一次從0到1的跳
變),10001111(先由1跳到0,再由0跳到1,共兩次跳變)
都是等價(jià)模式類渔肩。除等價(jià)模式類以外的模式都?xì)w為另一類,稱為混合模式類。
通過這樣的改進(jìn),二進(jìn)制模式的種類大大減少,而且不會(huì)丟失任何信息拇惋。模式數(shù)量由原來的2^P種減少為P(P-1)+2,P表示鄰域內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)周偎。對(duì)于3*3鄰域內(nèi)8個(gè)采樣點(diǎn)來說,二進(jìn)制模式由原始的256種減少為58種,這樣使得特征向量的維數(shù)更少。
3. LBP旋轉(zhuǎn)不變的等價(jià)模式
LBP算子的旋轉(zhuǎn)不變模式還可以與等價(jià)模式聯(lián)合起來,將等
價(jià)模式類進(jìn)行旋轉(zhuǎn)得到旋轉(zhuǎn)不變的等價(jià)模式,這使得可能的模式種類由2^P類減少為P+1類撑帖。所有的非等價(jià)模式被歸為第P+1類,如公式所示:
三. LBP算子的優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn):
- 一定程度上,LBP算子消除了光照變化的問題
- ? LBP算子具有旋轉(zhuǎn)不變性
- LBP紋理特征維度低,計(jì)算速度快
缺點(diǎn):
- 當(dāng)光照變化不均勻時(shí),各像素間的大小關(guān)系被破壞,對(duì)應(yīng)的LBP算子也就發(fā)生了變化蓉坎。
- 通過引入旋轉(zhuǎn)不變的定義,使LBP算子更具魯棒性。但這也使LBP算
四. LBP特征向量提取步驟
（1）將檢測(cè)窗口劃分為16*16的小區(qū)域（cell）胡嘿；
（2）對(duì)于每個(gè)cell中的每一個(gè)像素蛉艾，將鄰域內(nèi)像素的灰度
值與其進(jìn)行比較,得到該像素點(diǎn)的LBP值
（3）然后計(jì)算每個(gè)cell的直方圖,即每個(gè)數(shù)字(假定是十進(jìn)制數(shù)LBP值出現(xiàn)的頻率);然后對(duì)該直方圖進(jìn)行歸一化處理。
（4）最后將得到的每個(gè)cell的統(tǒng)計(jì)直方圖進(jìn)行連接成為一個(gè)特征向量,也就是整幅圖的LBP紋理特征向量了衷敌。
然后便可利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法進(jìn)行分類了勿侯。
