一种多分辨率LBP的纹理特征提取方法技术

本发明专利技术公开了一种多分辨率LBP的纹理特征提取方法(简称MR-LBP)，属于图像信息处理技术领域。首先对输入的图像进行预处理；其次利用一级离散小波变换对图像信号进行分解和表示，同时取一个高频平均图。然后将原始图像、低频近似子图和高频平均图分别进行旋转不变统一LBP计算得到各自的LBP直方图。最后将三个直方图不重叠地拼接成一个多分辨率LBP直方图，用于表述一副图像的纹理信息。本发明专利技术的应用能够提取到图像更多的纹理特征信息和改善现有LBP在处理纹理方面的不足。同时维持提取特征对旋转和光照等的鲁棒性。将本发明专利技术公开的多分辨率LBP特征描述的方法应用到绿茶鲜叶分类中，分类效果显著，准确率高达92%以上。

【技术实现步骤摘要】
一种多分辨率LBP的纹理特征提取方法
本专利技术属于图像信息处理
，尤其涉及一种多分辨率LBP的纹理特征提取方法(MR-LBP)。
技术介绍
纹理是一种重要的视觉线索，它是人们描述和区别不同物体的重要特征之一。纹理分析技术在图像分类、图像检索以及工业检测等领域扮演着非常重要的角色。一般而言，图像纹理容易受到光照和旋转等变化的影响，当无法比较准确地提取图像的纹理表述时，纹理分类工作就显得比较困难。因此，有必要提出一种新的纹理特征提取方法以解决这些核心问题。现在已经有许多纹理特征提取的方法，例如:尺寸无关特征转换(SIFT)，灰度共生矩阵(GLCM gray level co-occurrence matrix),小波变换和Gabor滤波等。近年来，Ojala et al.(2002)提出的局部二进制模式(LBP local binary patterns)取得了较大的成功，由于其原理相对简单，计算复杂度低，同时又具有旋转不变性和灰度不变性等显著优点，因而该方法被广泛的应用于图像匹配、运动目标的检测与跟踪和生物医学图像分析等领域。LBP算子利用一个二值序列描述图像局部纹理特征。其基本思想是:选取固定窗口大小(一般定义为3X3)的矩形块提取图元信息，用中心子块作为阈值对其邻域子块分别进行二值化处理(如果邻域内的像素值小于中心像素的灰度值，则该像素位置记为0，否则记为I)，然后根据不同的位置乘以相应的权重，最后求和得到此纹理单元的LBP值。虽然LBP以简单高效著称，但是它仍然存在部分局限性，例如:存在对噪声和光照变化敏感，直方图偏大等问题。为了解决上述问题，研究人员对LBP作出了许多改进，t匕如:He等提出的贝叶斯局部二值模式(Bayesian LBP)、Ahone等提出的软直方图(SoftHistograms)方法和Zhou等提出的扩展的局部二值模式(Extended LBP)等,这些改进方法虽然在一定程度上改善了 LBP对干扰的鲁棒性，但是并没有从根本上解决阈值处理带来的不稳定性。另外，直接在灰度图像上计算LBP特征也会引入大量噪声信息，并且只采用一种LBP算子所提取的特征很有限。与此同时，现有的LBP方式对纹理相对混乱的大尺寸图像处理效果欠佳。在图像纹理分类的过程中，图像的局部特征和与全局特征都起着同等重要的作用。所以引入小波变换对图像进行多分辨率分析，可以同时兼顾整体与局部的信息表达，从而不至于导致图像的显性特征丢失或者不充分的获取。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于:提供一种多分辨率LBP的纹理特征提取方法(MR-LBP)，以解决传统LBP算子二值量化时对图像部分信息的损失，同时改善其在处理纹理不规律、尺寸较大的复杂图像时的不足，以及维持提取特征对旋转和光照等的鲁棒性。本专利技术提出的一种多分辨率LBP的纹理特征提取方法，包括下列步骤:(1)生成输入图像I在不同频域上的四个子带，其中包括一个低频子带(低频近似子图)和三个高频子带(高频细节图)，对所述的四个子带是经过一级离散小波变换(DWT)得到，小波变换可以为图像提供多分辨率分析；(2)对小波分解后得到的三个高频子带取平均，生成一个高频平均图;(3)将原始图像、低频近似子图和高频平均图分别进行旋转不变统一 LBP计算，并且经统计得到各自的LBP直方图H(i)。旋转不变统一 LBP算子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多分辨率LBP的纹理特征提取方法，其特征在于：（1）生成输入图像I在不同频域上的四个子带，其中包括一个低频子带(低频近似子图)和三个高频子带（高频细节子图），对所述的四个子带是经过一级离散小波变换(DWT)得到，小波变换可以为图像提供多分辨率分析；（2）对小波分解后得到的三个高频子带取平均，生成一个高频平均图 QUOTE；（3）将原始图像、低频近似子图和高频平均图分别进行旋转不变统一LBP计算，并且经统计得到各自的LBP直方图H(i)，旋转不变统一LBP算子，即  QUOTE，是旋转不变LBP和“统一模式”结合的结果，所述的LBP直方图H(i)的维数为10；（4）基于三个LBP直方图构造出30维多分辨率LBP直方图，将所述30维多分辨率直方图向量化后输出。

【技术特征摘要】
1.一种多分辨率LBP的纹理特征提取方法，其特征在于:(I)生成输入图像I在不同频域上的四个子带，其中包括一个低频子带(低频近似子图)和三个高频子带(高频细节子图)，对所述的四个子带是经过一级离散小波变换(DWT)得到，小波变换可以为图像提供多分辨率分析；(2)对小波分解后得到的三个高频子带取平均，生成一个高频平均图QUOTEllf !Ie; (3)将原始图像、低频近似子图和高频平均图分别进行旋转不变统一 LBP计算，并且经统计得到各自的LBP直方图H(i)，旋转不变统一 LBP算子，即QUOTE 2.如权利要求1所述的方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤哲，薛靖靖，周建勇，张立，邹振华，
申请(专利权)人：中南大学，长沙湘丰茶叶机械制造有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43