一种图像纹理识别方法及系统技术方案

本发明专利技术提出了一种图像纹理识别方法及系统，其中所述方法具体包括：步骤1、获取作业过程中的图像数据；步骤2、对图像数据进行编码；步骤3、通过图像空间位置信息和图像灰度之间的关系，对图像局部区域进行灰度值的逐点计算，并分别统计不同LBP值出现的次数，从而描述该区域内图像的纹理特征，并对编码后的数据进行纹理特征的提取；步骤4、将提取到的纹理特征输入图像识别模型进行识别分类；步骤5、输出识别分类的结果用关于辅助工业作业过程。本发明专利技术通过对图像数据的纹理特征进行分析，更好的使得图像特征得到提取，从而使得图像分析的结果更贴合实时作业的需求。更贴合实时作业的需求。更贴合实时作业的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种图像纹理识别方法及系统


[0001]本专利技术涉及一种图像纹理识别方法及系统，特别是图像数据处理的


技术介绍

[0002]计算机网络信息化技术的发展，使得对图像数据的分析成了现代工业中不可获取的分析因素。利用图像特征的提取分析可以极高的提高图像分析的效率，使计算机反馈给人类的信息更符合人类的视觉。
[0003]现有技术中，在进行图像数据分析时，其中的纹理特征是表示图像特征的重要描绘，因此被广泛应用于描述目标图像的平滑度、粗糙度等特点。但是在特征提取过程中，往往会存在因为图像的梯度信息造成全丢失的情况。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：提出一种图像纹理识别方法及系统，以解决现有技术存在的上述问题。
[0005]技术方案：第一方面，提出了一种图像纹理识别方法，该方法具体包括以下步骤：步骤1、获取作业过程中的图像数据；步骤2、对图像数据进行编码；步骤3、通过图像空间位置信息和图像灰度之间的关系，对图像局部区域进行灰度值的逐点计算，并分别统计不同LBP值出现的次数，从而描述该区域内图像的纹理特征，并对编码后的数据进行纹理特征的提取；步骤4、将提取到的纹理特征输入图像识别模型进行识别分类；步骤5、输出识别分类的结果用关于辅助工业作业过程。
[0006]通过对图像数据的纹理特征进行分析，使得图像分析的结果更贴合实时作业的需求。
[0007]在第一方面的一些可实现方式中，所述步骤3对图像数据进行纹理特征提取时，进一步包括：步骤3.1、采用加权平均的方法对图像数据RGB通道的分量值进行处理，并转化为灰度图像；步骤3.2、将转化后的灰度图像划分成预设数量的方形局部区域后，再将获取到的局部区域等比例划分为3*3的9个像素区域，并获取对应的9个像素值；步骤3.3、将9个像素区域中的中心点像素作为阈值，并分别与领域像素进行灰度比较，将大于阈值的数值转换为1，反之转换为0，得到一个8位的二进制序列；步骤3.4、根据计算机计算规则进行数值之间的进制转换，结合二进制位对应的权值，将二进制转换为十进制的表述方式，从得到局部中心像素点的特征值。
[0008]其中，所述加权平均的表达式为：式中，Gray表示经过处理后的灰度值，R表示红色通道的亮度值；G表示绿色通道的
亮度值；B表示蓝色通道的亮度值。
[0009]所述二进制序列的计算表达式为：进制序列的计算表达式为：式中，表示中心点像素的坐标；p表示领域的第p个像素；表示领域像素的灰度值；表示中心像素的灰度值；表示符号函数。
[0010]在第一方面的一些可实现方式中，所述步骤3对图像数据进行纹理特征提取时，获取LBP值的方式进一步为：以划分区域中心像素点的灰度值为阈值，产生LBP 编码和以两个相邻点为阈值产生的 LBP 编码。以中心像素点灰度值为阈值，产生LBP 编码和以两个相邻点为阈值产生的 LBP 编码，通过加入了邻域点之间灰度值变化的方向信息，在一定程度上改善了传统 LBP 算子中仅以某一个点作为阈值而决定整体 LBP 编码造成纹理特征提取结果不佳的问题。
[0011]在第一方面的一些可实现方式中，产生LBP 编码和以两个相邻点为阈值产生的 LBP 编码的过程进一步为：根据设定阈值的不同将划分区域内的邻域点分为两大类，按照角度划分，一类为方向和方向上的四个点，另一类为除方向和方向上的剩余领域点；其中，设定的阈值为划分区域中心像素点的灰度值。
[0012]设划分的9个像素点的编号为别为、、、、、、、、、，其中，表示中心位置的点；、表示与在同一垂直面，即垂直方向上的点；、表示与在同一水平面，即水平方向上的点；在划分的区域中，针对方向上的位置编码由其左右相邻的两个灰度值决定，当方向上位置点的灰度值同时大于或同时小于左右相邻两点的灰度值时，该位置的编码值设为1，反之则设为0；针对方向上的位置编码由其上下相邻的两个灰度值决定，当方向上位置点的灰度值同时大于或同时小于上下相邻两点的灰度值时，该位置的编码值设为1，反之则设为0；除方向和方向上的剩余领域点的位置编码方式为与中心位置点的灰度值进行比较，当领域点的灰度值大于中心点的灰度值时，则该位置的编码值设为1，反之则设为0。
[0013]针对两个不同邻域灰度值得出同样的二进制序列，以及两个虽然不同但确实很接近的邻域灰度值会得出截然相反的二进制序列，通过将邻域采样点之间的灰度值大小关系
加入考虑范围，与中心阈值共同作为决定 LBP 编码情况的影响因子，充分利用邻域点之间所隐藏的方向特征，提高纹理特征提取的精确度与全面性，使得最终图像识别的结果更具备说服力。
[0014]在第一方面的一些可实现方式中，针对纹理分析在光照条件下的变化情况，以及梯度信息造成全丢失的情况，通过梯度方向分布表征物体纹理和形状的特点，同时基于局部二值模式构建纹理权重函数，采用像素及其邻域的参考权重值生成加权方向共生矩阵；然后，以各位置偏移量生成该矩阵的集合以表明目标的局部和全局特征。
[0015]在第一方面的一些可实现方式中，针对图像中不同像素对方向辨别能力的差异，设L为梯度方向上的量化等级数，对于预设的位置偏移量(x,y)，每个像素元素的表达式为：式中，；表示当前像素；表示当前像素的领域；扩展了 2个像素对方向的感知能力，其梯度方向分别为 i 和 j；针对图像中不同像素对方向辨别能力的差异，通过赋给图像中不同类型像素适当权重，充分捕获图像中每个像素周围的方向变化， 其中通过权重函数更新 ，其更新表达式为：式中，表示预设的权重函数。
[0016]在第一方面的一些可实现方式中，通过图像纹理结构图对权重函数进行构建。
[0017]进一步的，在光照条件较稳定情况下，图像的梯度幅值相对稳定，作为纹理结构图的近似值，由于像素的梯度幅度越大，意味着对应的方向感知能力越大，因此，使用梯度幅度函数来表征图像像素的类型辨别力。
[0018]在光照条件较不稳定情况下，梯度幅度也会产生较大波动，将 LBP 算子引入梯度图像，进一步的，权重函数的构造表达式为：式中，表示像素的LBP值；表示像素的LBP值。
[0019]第二方面，提出一种图像纹理识别系统，该系统具体包括：用于获取图像数据的第一模块；用于对图像数据进行编码的第二模块；用于分析图像数据并提取纹理特征的第三模块；用于对提取到的纹理特征进行识别分类的第四模块；用于输出识别分类的结果的第五模块。
[0020]在第二方面的一些可实现方式中，在实际进行工业作业过程中，在遇到对图像数据进行数据处理时，首先，通过所述第一模块获取作业过程中的图像数据；其次，所述第二模块接收所述第一模块获取到的图像数据并通过数字化处理对其进行数字编码，并送至所
述第三模块中；再次，所述第三模块接收经过所述第二模块编码后的图像数据，并通过图像空间位置信息和图像灰度之间的关系，对图像局部区域进行灰度值的逐点计算，随后分别统计不同LBP值出现的次数，从而描述该区域内图像的纹理特征，用于对编码后的数据进行纹理特征的提取；从次，所述第四模块将第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种图像纹理识别方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1、获取作业过程中的图像数据；步骤2、对图像数据进行编码；步骤3、通过图像空间位置信息和图像灰度之间的关系，对图像局部区域进行灰度值的逐点计算，并分别统计不同LBP值出现的次数，从而描述该区域内图像的纹理特征，并对编码后的数据进行纹理特征的提取；步骤4、将提取到的纹理特征输入图像识别模型进行识别分类；步骤5、输出识别分类的结果用关于辅助工业作业过程。2.根据权利要求1所述的一种图像纹理识别方法，其特征在于，所述步骤3对图像数据进行纹理特征提取时，进一步包括：步骤3.1、采用加权平均的方法对图像数据RGB通道的分量值进行处理，并转化为灰度图像；步骤3.2、将转化后的灰度图像划分成预设数量的方形局部区域后，再将获取到的局部区域等比例划分为3*3的9个像素区域，并获取对应的9个像素值；步骤3.3、将9个像素区域中的中心点像素作为阈值，并分别与领域像素进行灰度比较，将大于阈值的数值转换为1，反之转换为0，得到一个8位的二进制序列；步骤3.4、根据计算机计算规则进行数值之间的进制转换，结合二进制位对应的权值，将二进制转换为十进制的表述方式，从得到局部中心像素点的特征值。3.根据权利要求2所述的一种图像纹理识别方法，其特征在于，所述加权平均的表达式为：式中，Gray表示经过处理后的灰度值，R表示红色通道的亮度值；G表示绿色通道的亮度值；B表示蓝色通道的亮度值；所述二进制序列的计算表达式为：所述二进制序列的计算表达式为：式中，表示中心点像素的坐标；p表示领域的第p个像素；表示领域像素的灰度值；表示中心像素的灰度值；表示符号函数。4.根据权利要求2所述的一种图像纹理识别方法，其特征在于，所述步骤3对图像数据进行纹理特征提取时，获取LBP值的方式进一步为：以划分区域中心像素点的灰度值为阈值，产生LBP 编码和以两个相邻点为阈值产生的 LBP 编码。5. 根据权利要求4所述的一种图像纹理识别方法，其特征在于，产生LBP 编码和以两个相邻点为阈值产生的 LBP 编码的过程进一步为：根据设定阈值的不同将划分区域内的邻域点分为两大类，按照角度划分，一类为方
向和方向上的四个点，另一类为除方向和方向上的剩余领域点；其中，设定的阈值为划分区域中心像素点的灰度值；设划分的9个像素点的编号为别为、、、、、、、、、，其中，表示中心位置的点；、表示与在同一垂直面，即垂直方向上的点；、表示与在同一水平面，即水平方向上的点；在划分的区域中，针对方向上的位置编码由其左右相邻的两个灰度值决定，当方向上位置点的灰度值同时大于或同时小于左右相邻两点的灰度值时，该位置的编码值设为1，反之则设为0；针对方向上的位置编码由其上下相邻的两个灰度值决定，当方向上位置点的灰度值同时大于或同时小于上下相邻两点的灰度值时，该位置的编码值设为...

【专利技术属性】
技术研发人员：张春美，
申请(专利权)人：南京市晨枭软件技术有限公司，
类型：发明
国别省市：