局部方向三值模式纹理描述子

为解决LDP算子运算速度较慢、对于有些模式无法精确区分等问题,提出局部方向三值模式纹理描述子。采用自适应阈值,对像素8个方向边缘响应进行三值编码,提取并统计正边缘模式和负边缘模式,联合起来构成局部方向三值模式,作为最终特征来描述图像。在Brodatz数据集和CUReT数据集上将该模式与传统的LBP、LDP、FLDP、LTP算法进行对比实验,对比结果表明,与LDP算法相比,该模式在上述两个数据集上的分类准确率分别提高了5．42％和8．43％,运算速度提高了8倍以上;与LBP、FLDP、FTP相比,该模式也有明显优势。     

基于改进局部方向模式的纹理分类

针对局部方向模式(Local Directional Patterns,LDP)及其扩展方法存在的问题,提出了一种增强的局部方向模式方法。首先,针对传统LDP及其改进的刚性模式划分策略,基于模糊逻辑理论,通过引入模糊隶属度函数来提高模式划分的准确性。其次,对传统的局部3×3邻域进行了扩展,新的拓扑结构不但可实现多分辨率分析,而且进一步降低了噪声的影响。采用在纹理分类领域广泛应用的UIUC、Curet和Outex纹理图像库进行试验,结果表明新的方法可以显著提高纹理图像的分类效能。     

局部定向模式在人脸识别中的应用

人脸识别是当今模式识别和人工智能领域的一个活跃研究方向。基于局部二值模式（LBP）算子提出局部定向模式（Local Directional Pattern,LDP）算子。对人脸图像进行分块,采用局部定向模式算子对每块图像进行特征提取并计算每块区域的特征直方图,对特征直方图采用Chi距离测度进行比较识别。实验证明,该方法在Yale人脸数据库和Yale B人脸数据库相比局部二值模式有更好的识别率,说明该方法对光照有良好的鲁棒性。     

双偏差双空间局部方向模式的人脸识别

针对局部方向数（Local Directional Number pattern,LDN）类方法的人脸识别通常仅利用梯度信息且信息提取不充分的问题,提出双偏差双空间局部方向模式（Double Variation and Double Space Local Directional Pattern,DVDSLDP）。该方法首先通过像素采样扩大关联邻域信息,再利用边缘响应算子和局部前后向差分获得的相对偏差和绝对偏差以构成双偏差信息,充分挖掘局部梯度空间信息;然后与所提取像素的灰度空间特征级联融合,以获得双空间特征,再进行模式编码得到特征图;最后依据信息熵加权级联各子块直方图获得人脸特征向量,使用最近邻分类器完成分类。针对ORL、Yale、AR人脸库和相关典型方法的对比结果表明：利用双空间特征的融合,获得了轮廓更清晰、纹理更丰富的编码特征图,在ORL和Yale库上分别达到了99.50%、94.44%的识别率,尤其是在训练样本较少时性能提升明显;该方法针对AR库的表情、光照、遮挡A和遮挡B子集分别达到了99.67%、100%、99.33%和97.33%的识别率,明显高于其他方法,表现出良好的鲁棒性。     

结合改进的LBP和LDP的人脸表情识别

提出了一种结合改进的LBP（局部二值模式）和LDP（局部定向模式）的人脸表情特征提取方法。改进的LBP维数明显降低,更多地考虑了空间结构信息且计算速度得到了提高。LDP方法具有很强的抗噪能力,更好地提取边缘信息。基于两种方法可以优势互补,先对图像分块子区域用改进的LBP进行特征提取,再用LDP对脸部子区域进行特征提取,最后把改进的LBP提取的特征和LDP提取的特征按顺序串接起来作为总特征,用最近邻进行分类。在JAFFE表情库进行了实验,证明提出的方法能够有效地提高人脸表情的识别率。     

偏振编码方式的LDP人脸识别算法

目的 局部二值模式(LBP)作为一种简单高效的纹理特征描述算子,被广泛地应用在纹理分类和人脸识别中。针对LBP及其改进算法局部导数模式(LDP)对噪声敏感的问题,以及仅利用局部像素差分的符号信息进行二值量化提取的纹理特征信息单一的问题,提出一种基于偏振编码方式的LDP改进算法。方法 首先,提取改进的LDP局部一阶差分信息;然后,构建人脸Stokes矢量图像;其次,按照偏振方位角的编码方式提取人脸图像的多方向纹理特征;最后,分块加权统计各子块的直方图向量得到最终的人脸特征向量。结果 在ORL和YALE两个人脸库中进行实验,得到97.4%,92.22%的正确识别率,所用时间与LBP和LDP算法相差无几。当样本数目较大时,复杂度低于LBP方法。在存在高斯噪声和椒盐噪声的情况下,分别得到了93.88%、86.27%和96.13%、84.71%的识别率,均高于LBP算法和LDP算法。结论 本文提出的偏振编码方式的人脸识别算法提取的人脸纹理特征更加丰富,即使在噪声干扰下仍具有较高的识别率,并且对于其他的纹理分类、目标识别也具有一定的参考价值。     

基于兴趣点定位的局部方向模式人脸识别方法

为了解决局部方向模式（LDP）在人脸特征提取过程中采用固定的平均分块方式,不能自适应突出不同样本特征的这一问题,提出一种基于兴趣点定位的改进LDP人脸特征提取方法。兴趣点所在位置特征信息丰富,其根据不同图像自动分布,可以突出不同图像的不同特点。首先定位人脸图像的加速鲁棒特征（SURF）特征点,并通过K-means聚类算法优化兴趣点的数量,确定兴趣点位置;之后以每个兴趣点作为中心建立LDP特征提取窗口,计算其4方向LDP编码,得出图像的特征向量;最后,采用支持向量机（SVM）对人脸进行识别分类。使用该改进算法分别在FERET和Yale数据库中进行实验,并与原始LDP、4方向的LDP方法（4-LDP）、融合PCA与LDP的特征提取算法（PCA-LDP）进行了比较,实验结果表明,所提出的特征提取方法在保证系统实时性的同时,可以有效提高人脸识别的准确率与稳定性。     

基于改进LDP的人脸识别

针对基于局部方向模式LDP(Local Directional Pattern)人脸识别方法识别率较低的问题,提出一种基于改进LDP的人脸识别方法。该方法对LDP编码进行方向归一化处理,选取结构对比信息对各LDP人脸分块进行加权处理,提取人脸的LDP直方图特征,最后计算加权卡方距离得到人脸识别的结果。实验结果表明,该方法应用于FERET和CMU PIE人脸图像库,相对于PCA、LBP和LDP算法,识别率均有了明显的提高。     

基于Haar特性的LBP纹理特征

图像纹理特征能够反映图像的灰度分布程度、对比度、空间分布和图像的内在变化特性,在确保较低计算复杂度的前提下,有效提取深层次的图像纹理信息是其研究的难点问题。针对这一问题,从相邻区域的统计特征分析入手,提出了一种Haar型特性局部二元模式(Haar local binary pattern,简称HLBP)的图像纹理特征提取方法。鉴于Haar型特征运算简单、快捷,统计局部特征有效、可靠,将其引入LBP中。该方法首先给出8组Haar型特征编码模式,按照局部二元模式(local binary pattern,简称LBP)统计图像局部纹理特征,因采用局部区域统计方法能够有效降低噪声的影响;其次,为了进一步提高图像纹理特征的有效呈现,结合Gabor小波滤波在不同方向、不同尺度对灰度水平图像进行特征提取,以增强纹理有效提取的性能,提高不变特征的稳健性;最后,通过4组对比实验验证了该方法的可行性。实验分别在标准的 Brodatz 正常分块纹理库测试集、分块且缩放 Brodatz 纹理库测试集、分块且旋转Brodatz纹理库测试集以及Yale B扩展的非均匀光照条件人脸库测试集上进行。实验结果表明,该方法能够有效地表达图像的纹理特征。     

双空间局部方向模式的人脸识别

目的 针对传统局部方向模式（LDP）在特征提取的充分性、对光照和噪声等的鲁棒性以及识别时间长短这3方面不能同时取得一个很好的平衡效果,提出了一种双空间局部方向模式（DSLDP）的人脸识别方法。方法 首先,将图像3×3邻域像素灰度值与8个Kirsch模板算子卷积,得到8个方向的边缘响应值,然后,将近邻边缘响应值之间相应作差,对应8个方向的边缘响应差值,将两组值取绝对值,取各自最大值的方向编码成一个二位八进制数,产生DSLDP码。最后,在人脸描述阶段将人脸图像进行分块并把每块转换成DSLDP图,再对DSLDP图进行直方图统计,并利用信息熵对每块进行加权,将所有子块的直方图连接生成人脸特征,再通过PCA进行降维,用最近邻分类器分类识别。结果 在剑桥大学Olivetti实验室（ORL）、Aleix Martinez and Robert Benavente （AR）和中国科学院（CAS-PEAL）的人脸图像数据库进行实验,相比局部方向模式（LDP）、显著型局部方向模式（SLDP）、增强型局部方向模式（ELDP）、局部方向数字模式（LDN）、差值型局部方向模式（DLDP）、中心对称局部方向模式（CSLDP）和梯度中心对称局部方向模式（GCSLDP）,DSLDP具有更好的识别性能。5幅测试样本时,在ORL库上取得了97.82%的平均识别率,在AR光照、表情、遮挡A和遮挡B库分别取得了98.00%、98.33%、99.33%、87.67%的平均识别率,在CAS-PEAL光照、表情和饰物库分别取得了99.33%、95.33%、90.00%的平均识别率。结论 1）该方法既考虑了近邻边缘响应值的外在变化,也考虑了近邻边缘响应值之间的内在变化,通过将强度空间和梯度空间人脸特征信息结合使人脸特征得到更加充分的提取。2） DSLDP只考虑邻边缘响应值和边缘响应差值的最大值情况,突出了主要边缘梯度信息,同时又避免了不重要信息的干扰,相比同类基于局部方向模式的单一人脸识别算法,对光照、表情、噪声、遮挡等情况表现出更强的鲁棒性。3） DSLDP码是由二位八进制数构成,特征模式数降低到64,识别时间明显降低。因此,DSLDP算法能同时在识别效果,稳定性和识别时间上取得一个较好的平衡效果。     

MPEG-7纹理描述子的图像检索

利用MPEG-7中所制订的统一格式,来提取纹理图像的特征,其中使用了同构型纹理图像描述子、纹理图像浏览描述子和边界直方图描述子三种特征描述来检索图像。同构型纹理图像描述子是使用Gabor滤波器来加强特定纹理方向和纹理大小的信号,并计算在各个频道的能量强度。纹理图像浏览描述子也是利用Gabor滤波器来提取纹理的方向性,并利用找出的方向性经过投影和自相关函数来找出纹理大小,并判断规则度。而边界直方图描述子则是找出在图像区块中的边界型态,统计成直方图来作为特征。文中使用了上述三种描述子,实验结果显示可以检索出最相似的纹理图像,但是每种描述子仍有它使用的限制和缺点。同构型纹理图像描述子适合使用在同构型较高的纹理图像上;纹理图像浏览描述子对于非30倍数的角度较不敏感,容易出现误差;边界直方图描述子只适用于有明显边界分布出现的图像。     

增强成对旋转不变的共生扩展局部二值模式

目的 针对成对旋转不变的共生局部二值模式（PRICoLBP）算法对图像光照、旋转变化鲁棒性较差,且存在特征维度过大的问题,提出了一种可融合多种局部纹理结构信息的有效特征——增强成对旋转不变的共生扩展局部二值模式。方法 首先,对图像各像素点的邻域像素点灰度值进行二值量化得到二值编码序列,并不断旋转二值序列得到以不同邻域点作为编码起始点对应的LBP值;然后,分别利用极大、极小LBP值对应的邻域起始编码点和中心像素点确定两个方向矢量,并沿这两个方向矢量在两个不同尺度图像上选取上下文共生点;其次,利用扩展局部二值模式（ELBP）算法的旋转不变均匀描述子来提取上下文共生点对的中心像素灰度级、邻域像素灰度级及径向灰度差异特征间的相关性信息;最后,用上下文共生点对的特征直方图训练卡方核支持向量机,检测纹理图像类别。结果 通过对Brodatz、Outex （TC10、TC12）、Outex （TC14）、CUReT、KTH-TIPS和UIUC纹理库的分类实验,改进算法的识别率比原始的PRICoLBP算法识别率分别提高了0.32%、0.57%、5.62%、3.34%、2.1%、4.75%。结论 利用像素点LBP特征极值对应的起始编码序列来选取上下共生点对,并用ELBP算法提取共生点对局部纹理信息,故本文方法能更好描述共生点对间的高阶曲率信息及更多局部纹理信息。在具光照、旋转变化的Outex、CUReT、KTH-TIPS纹理库图像分类实验中,所提方法比原始PRICoLBP算法取得了更高的识别率。实验结果表明,改进算法相比于原始算法能在较低的特征维度下对图像光照、旋转变化具有较好的鲁棒性。     

利用异或运算和编码约束的降维LDP人脸识别方法

为了有效表示面部特征,在局部方向模式(LDP)的基础上,提出降维局部方向模式(RDLDP)；首先,修改LDP编码模式约束以完成模式的重构,通过对LDP码进行异或运算来计算每个块的单一码；然后,将所得编码图像划分为生成直方图,连接所有区域的直方图块以形成最终描述符;最后,计算特征向量间的卡方相异性度量值,并使用最近邻分类器完成最终的人脸识别;实验采用了3个公开的标准数据库FERET、扩展YALE-B和ORL,提出的改进方法在3个数据集上的最高识别率分别可高达96.97%、96.10%、97.61%,该结果验证了提出方法的有效性。与其他基于局部描述符的先进方法相比,提出方法在准确度和错误识别率等方面更优。     

灰度序模式的局部特征描述算法

目的 在针对LIOP（local intensity order pattern）特征描述算法构造特征描述符过程中,计算描述子权值时未充分考虑采样点之间的局部信息及存在冗余的灰度序模式,从而导致特征描述符不准确的问题,提出一种结合采样点结构信息和剔除冗余模式的算法。方法 首先,研究了采样点局部信息,并利用采样点顺序结构构造了计算特征描述符权值方法;其次,分析了灰度序模式与对应特征描述子权值的关系;最后,在构造特征描述符时,将冗余的灰度序模式剔除。结果 对标准数据集（Oxford dataset）及另外4幅复杂光照变化的图像进行了仿真实验,得到132维的特征描述符。结果表明,与原始LIOP算法相比,该算法在不增加特征维度时precision-recall曲线有较大的提高,即提高了描述特征描述符描述能力,增强了特征对单调强度变化和旋转变化的鲁棒性。结论 提出的算法同时考虑了采样点的差异信息和结构信息,较为完整地保留了待描述点的局部信息,使得图像存在复杂光照强度情况下,能够得到较高精度和辨识度的特征描述符。