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基于局部二进制运动模式的动态纹理描述新方法

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基于局部二进制运动模式的动态纹理描述新方法

作者：姚伟光兰州大学

学位级别：硕士

随着计算机技术、网络和多媒体技术的飞速发展,对视频的处理与应用日益广泛。动态纹理是模式识别领域和计算机视觉领域中的重要研究内容,在科学研究领域和工程技术方面有着非常广泛的应用背景。动态纹理是指具有时间相关性稳态特征的图... 详细信息

随着计算机技术、网络和多媒体技术的飞速发展,对视频的处理与应用日益广泛。动态纹理是模式识别领域和计算机视觉领域中的重要研究内容,在科学研究领域和工程技术方面有着非常广泛的应用背景。动态纹理是指具有时间相关性稳态特征的图像序列,它们描述诸如波浪、瀑布、烟雾等动态场景。在动态纹理识别中,特征提取是最基本的问题之一。动态纹理特征提取指的是通过一定的图像处理技术抽取出动态纹理特征,从而获得动态纹理的定量或定性描述的处理过程。到目前为止,研究人员已经在动态纹理特征提取方面做了大量的研究工作,提出了诸多算法,但大多数算法提取的动态纹理特征具有这样或者那样的不足,很难应用到真实场景的分析。例如,VLBP算法是目前比较先进的动态纹理识别算法,但是其存在模板过多、计算量过大的缺陷。VLBP方法是广泛应用与普通纹理分析领域的局部二进制模式(LBP)算法在时空域的扩展,并且结合了动态纹理的动态特征与静态特征。LBP是一种灰度范围内的纹理描述方式,它从一种纹理局部近邻定义中衍生出来,最初是为了辅助性地度量局部图像对比度而提出。LBP方法是一种进行图像纹理分析的行之有效的方法,具有理论简单明了、计算方便快捷、应用准确实用等诸多优点,在当前模式识别和数字图像处理的很多前沿领域内都有着广泛的应用。本文对LBP方法和VLBP方法的相关概念及理论进行了概述。本文提出了一种由VLBP算法改进的基于局部二进制运动模式(LBMP)的特征提取方法用以动态纹理的描述和识别,它包括提取动态特征和提取静态特征两部分。将LBP算子作为块匹配准则提取局部二进制运动模式柱状图作为动态特征的描述,提取LBP柱状图作为静态特征的描述,并将二者连接得出描述动态纹理特征的联合的局部二进制运动模式柱状图。通过对DynTex集实验的结果表明,本文提出的方法在性能和识别率方面均要优于VLBP。

关键词：动态纹理块匹配局部二进制模式卷局部二进制模式模式识别动态纹理识别

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基于LBP的尺度不变特征的描述和匹配算法

计算机辅助设计与图形学学报 2011年第10期23卷 1758-1763页

作者：朱英宏李俊山郭莉莎余宁第二炮兵工程学院403室西安710025 武警福建总队厦门支队厦门361000

针对尺度不变特征变换(SIFT)算法计算复杂度高和匹配速度慢的难题,提出一种新的基于局部二进制模式(LBP)的尺度不变特征变换算法.首先采用高斯差分尺度空间检测局部极大值,利用圆形邻域统计梯度方向直方图来确定特征点的主方向,再通过... 详细信息

针对尺度不变特征变换(SIFT)算法计算复杂度高和匹配速度慢的难题,提出一种新的基于局部二进制模式(LBP)的尺度不变特征变换算法.首先采用高斯差分尺度空间检测局部极大值,利用圆形邻域统计梯度方向直方图来确定特征点的主方向,再通过坐标轴旋转避免图像旋转的计算代价;然后运用改进后的LBP算子求取特征点邻域的纹理信息,得到132比特的特征点描述子,有效地降低了描述子的计算复杂度;最后运用逻辑与运算对描述子进行特征点匹配.图像匹配实验结果表明,该算法具有尺度不变性、旋转不变性、仿射不变性和光照不变性等优良特性,在保证匹配正确率与SIFT和CS-LBP算法基本一致的情况下,运算速度优于以上2种算法,其中光照不变性明显优于SIFT算法.

关键词：图像匹配局部特征局部二进制模式尺度不变特征变换特征描述

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基于局部图像描述的目标跟踪方法

浙江大学学报（工学版） 2008年第7期42卷 1179-1183页

作者：周昌郑雅羽周凡陈耀武浙江大学数字技术及仪器研究所浙江杭州310027

针对视频目标跟踪问题,介绍了一种基于局部图像描述的目标跟踪方法.以高斯差值函数图像金字塔中的空间极值点作为图像关键点,在关键点邻接域中,以基于局部二进制模式(LBP)的纹理统计和色彩分布作为特征量,应用特征量在视频序列中的匹配... 详细信息

针对视频目标跟踪问题,介绍了一种基于局部图像描述的目标跟踪方法.以高斯差值函数图像金字塔中的空间极值点作为图像关键点,在关键点邻接域中,以基于局部二进制模式(LBP)的纹理统计和色彩分布作为特征量,应用特征量在视频序列中的匹配实现目标跟踪.当视频序列中存在目标全局运动、有限度的尺度变化、旋转等复杂因素时,采用纹理和色彩分布得到的局部图像描述具备一定的稳定性,运用权值调整算法寻找稳定特征量集合,能够进一步自适应跟踪目标的外观变化.测试了不同条件下的视频序列,该方法具备良好的跟踪效果和一定的稳定性.

关键词：局部图像描述目标跟踪局部二进制模式关键点定位

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基于LBP驱动的区域围道纹理分割模型

西北工业大学学报 2007年第5期25卷 712-715页

作者：汪凯斌俞卞章李会方奚玮西北工业大学电子信息学院陕西西安710072

纹理分割是图像处理的难点之一。针对此问题,提出了一种基于局部二进制模式(localbinary pattern,LBP)驱动的区域围道分割模型。该模型首先将均匀模式的思想用于LBP/C算子,使纹理模式的数量减少了77%,明显降低了提取纹理特征所需的时间... 详细信息

纹理分割是图像处理的难点之一。针对此问题,提出了一种基于局部二进制模式(localbinary pattern,LBP)驱动的区域围道分割模型。该模型首先将均匀模式的思想用于LBP/C算子,使纹理模式的数量减少了77%,明显降低了提取纹理特征所需的时间;其次对无边缘活动围道模型进行了改进,使其能用纹理特征来演化曲线或曲面分割纹理图像;然后用多级分层的策略对提出的模型进行了延拓,可用于分割多类目标的图像,避免了多相位模型初始围道难以选择的问题,提高了模型收敛的速度;最后运用AOS(additive operator splitting)算法以改善模型求解的效率,进一步提高了图像分割的速度。对合成纹理图像和遥感图像的实验结果说明,提出的分割方法具有分割速度快、精度高的优点。

关键词：纹理图像分割活动围道无边缘活动围道局部二进制模式

基于多方向局部二值模式与稳定特征的虹膜识别

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吉林大学学报（工学版） 2021年第2期51卷 650-658页

作者：朱晓冬张齐贤刘元宁吴迪吴祖慷王超群李昕龙吉林大学符号计算与知识工程教育部重点实验室长春130012 吉林大学计算机科学与技术学院长春130012 吉林大学软件学院长春130012

为抑制虹膜图像中的噪声以及有效提取局部纹理的特征,从而提高虹膜识别率,提出了基于多方向局部二值模式与稳定特征的虹膜识别算法。通过多种滤波处理算法,从存在光照及噪声干扰的不稳定状态的虹膜图像中提取足量的虹膜内部特征点作为... 详细信息

为抑制虹膜图像中的噪声以及有效提取局部纹理的特征,从而提高虹膜识别率,提出了基于多方向局部二值模式与稳定特征的虹膜识别算法。通过多种滤波处理算法,从存在光照及噪声干扰的不稳定状态的虹膜图像中提取足量的虹膜内部特征点作为有效虹膜信息,进而形成虹膜的稳定特征图像。然后基于局部二进制模式,提出多方向局部二值模式提取特征向量,该方法不仅能描述虹膜图像的整体空间信息,而且还能降低特征图像的维度。最后用Hamming距离进行虹膜识别。对CASIA、JLU-6.0等虹膜库进行了识别和评价,实验结果表明:该方法不仅可以保证稳定特征的有效性,而且能有效提取局部纹理特征,具有更高的识别率和鲁棒性。

关键词：局部纹理虹膜识别局部二进制模式鲁棒性

基于局部二进制描述SIFT特征的锆石图像配准方法

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吉林大学学报（工学版） 2014年第6期44卷 1793-1798页

作者：邱春玲陶强范润龙王培智吉林大学仪器科学与电气工程学院长春130022 中国地质科学院地质研究所北京100037

针对尺度不变特征变换(SIFT)算法计算复杂度高、匹配速度慢的问题,提出一种新的局部二进制模式(LBP)特征描述方法,描述SIFT算法检测出的锆石图像特征点,然后用主成分分析法(PCA)将生成的描述向量降维,最后利用欧式距离法完成配准。新LB... 详细信息

针对尺度不变特征变换(SIFT)算法计算复杂度高、匹配速度慢的问题,提出一种新的局部二进制模式(LBP)特征描述方法,描述SIFT算法检测出的锆石图像特征点,然后用主成分分析法(PCA)将生成的描述向量降维,最后利用欧式距离法完成配准。新LBP描述方法计算简单,具有旋转不变性和光照不变性,描述向量经过PCA降维以后匹配过程简单快速。实验结果表明:配准效果可以满足仪器自动寻样的需求,并且能够显著提升锆石图像的配准速度、提高仪器运行效率。

关键词：计算机应用图像配准 SIFT算法局部二进制模式主成分分析

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无须反复初始化的活动围道纹理分割方法

西安电子科技大学学报 2008年第3期35卷 542-545页

作者：汪凯斌俞卞章王琦奚玮西北工业大学电子信息学院陕西西安710072 西安电子科技大学雷达信号处理重点实验室陕西西安710071

针对纹理图像分割问题,提出了一种无须反复初始化的快速活动围道纹理分割模型.与现有的基于几何活动围道的纹理分割技术相比,该分割模型具有三个优点:一是使用图像的灰度信息和纹理信息来驱动活动围道进行图像分割,因而,不仅适用于分割... 详细信息

针对纹理图像分割问题,提出了一种无须反复初始化的快速活动围道纹理分割模型.与现有的基于几何活动围道的纹理分割技术相比,该分割模型具有三个优点:一是使用图像的灰度信息和纹理信息来驱动活动围道进行图像分割,因而,不仅适用于分割纹理图像,而且适用于分割非纹理图像;二是使用局部二进制模式来提取纹理特征,计算复杂度小;三是模型求解时,增加了约束项不需要对符号距离函数进行反复初始化,因此可采用大的时间步长,迭代步数明显减少,从而提高了活动围道的收敛速度.对自然界真实图像和合成纹理图像的分割试验结果说明,无须反复初始化的活动围道纹理分割方法精度高、速度快.

关键词：纹理分割局部二进制模式几何活动围道水平集

典型相关分析融合LBP和HOG特征的人脸年龄估计

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重庆大学学报（自然科学版） 2014年第4期37卷 52-57,87页

作者：瞿中孔令军冯欣重庆邮电大学计算机科学与技术学院重庆400065 重庆理工大学计算机科学与工程学院重庆400054

通过人脸分析方法估计人类年龄的困难在于人脸外观的变化原因除了年龄变化,还受生活方式及环境等影响。人脸图像在采集时的复杂性造成的光照不均,人脸姿势等,也增加年龄估计难度。目前大多数年龄估计的方法都是预先对人脸图像进行灰度... 详细信息

通过人脸分析方法估计人类年龄的困难在于人脸外观的变化原因除了年龄变化,还受生活方式及环境等影响。人脸图像在采集时的复杂性造成的光照不均,人脸姿势等,也增加年龄估计难度。目前大多数年龄估计的方法都是预先对人脸图像进行灰度均衡和人脸矫正等预处理,采用外形或纹理信息作为特性的估计方法。提出一种多特征融合的人脸年龄估计方法,采用有较好的光照及旋转不变性的局部二进制模式(LBP)和梯度直方图(HOG)作为人脸年龄变化的特征描述子,用典型相关分析法(CCA)在特征层将LBP和HOG融合成更具年龄变化鉴别力的特征。然后通过学习得到一个多线性回归函数揭示融合后的特征和年龄之间的关系。实验结果表明该方法在没有人脸矫正等预处理的情况能取得较好效果。

关键词：梯度直方图局部二进制模式典型相关性分析人脸年龄估计

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局部灰度极值模式及其局部描述符

中国图象图形学报 2019年第3期24卷 376-388页

作者：陈方许允喜湖州师范学院求真学院湖州313000 湖州师范学院信息工程学院湖州313000

目的近年来,由于局部图像描述符在大的视角与光度变化、噪声、局部遮挡等方面具有良好性能,已成功应用于图像搜索、机器人导航、图像分类、视频行为识别等各种计算机视觉研究领域。方法提出了一种新的用于图像区域描述的局部特征:局部... 详细信息

目的近年来,由于局部图像描述符在大的视角与光度变化、噪声、局部遮挡等方面具有良好性能,已成功应用于图像搜索、机器人导航、图像分类、视频行为识别等各种计算机视觉研究领域。方法提出了一种新的用于图像区域描述的局部特征:局部灰度极值模式(LIEP)。在离一个像素点半径不同的两个同心圆上分别均匀抽样相同点数的采样点,不同同心圆上采样点与中心像素点之间的夹角相互内插,分别独立计算每个同心圆上采样点的最大和最小灰度模式。计算半径小的同心圆上的最大灰度模式和半径大的同心圆上的最小灰度模式的2维联合分布,得到一种极值模式。再计算半径小的同心圆上的最小灰度模式和半径大的同心圆上的最大灰度模式的2维联合分布,得到另一种极值模式。最后对这2种极值模式进行级联,得到LIEP。相对于局部灰度序模式和局部二进制模式,LIEP在图像光度和几何变化下更稳定,抗噪声性能更强,出现模式错误的概率更小。LIEP在局部旋转不变坐标系统下计算,采用多支撑域和图像块全局灰度序空间汇聚方法得到一种新的局部图像描述符:LIEP空间分布直方图(LIEPH)。LIEPH描述符具有单调光照不变性和在不计算图像块主方向条件下保持旋转不变性。结果在标准图像匹配数据库上的实验表明:LIEPH的查全率-查错率曲线都位于最上方,匹配性能大大优于单支撑域描述符SIFT(scale invariant feature transform)、CS-LBP(center-symmetric local binary pattern)、LIOP(local intensity order pattern)、HRI-CSLTP(histogram of relative intensities and center-symmetric local ternary patterns)、EOD(exact order based descriptor)及多支撑域描述符MRRID(multisupport region rotation and intensity monotonic imariant descriptor)。在大的图像几何畸变下,LIEPH更能展现优越的匹配性能。在对描述符进行定量分析的实验中,当查错率(1-precision-sion)取固定值0. 4时,LIEPH描述符的查全率(recall)值在各种图像畸变下都是最大的。在标准图像匹配数据库上添加高斯和椒盐噪声的实验中,LIEPH的匹配性能远远优于MRRID。LIEPH算法的复杂度更低,计算时间接近MRRID的1/2。结论 LIEPH对局部图像区域的纹理统计特性具有很高的描述能力,在辨别性、鲁棒性和抗噪声方面的优越性能使其可以应用于复杂条件下的图像区域描述和匹配场合。

关键词：局部图像描述符局部灰度序模式局部二进制模式局部灰度极值模式图像匹配