基于局部二值模式及其变形的场景分类综合实验设计与实践

以学生为中心,兴趣为导向,解决问题为目标,采取基于问题的教学方法,以基于局部二值模式及其变形特征的场景分类为例,设计与教学大纲紧密结合、有效支撑课程目标的综合实验。在教师的主导下,学生以团队协作方式完成综合实验,串联计算机视觉与图像处理课程的重点知识,训练分析问题、解决问题的能力,切身感受解决问题的过程,提升实践与创业创新能力。

面向虹膜识别的多方向中心对称局部二值模式

为了提升虹膜纹理的表征效果,获得稳定的局部纹理信息表达,提出基于多方向中心对称局部二值模式的虹膜识别算法.首先通过眼睑边缘快速定位生成掩膜,抑制眼睑区域噪声;然后在多方向的基础上,提出多方向中心对称的局部二值模式完成虹膜纹理特征的表征;最后利用汉明距离判定虹膜是否匹配.针对由于类内与类间匹配次数失衡导致评价指标正确识别率存在的不足,提出修正的正确识别率.在CASIA.V1,CASIA.V3-Interval,JUL6.0和CASIA.V4-Lamp虹膜库上的实验结果表明,所提算法的修正的正确识别率分别为99.857%,99.940%,99.640%和97.973%,等错误率下降0.03%~5.96%;该算法能够有效地表征虹膜纹理信息,具有良好的识别性能和鲁棒性.

基于中心对称局部二值模式的合成伪装语音检测方法

针对基于局部二值模式的伪装语音检测方法的合成语音检测准确度较低的情况,提出了一种基于中心对称局部二值模式的伪装语音检测方法。该方法通过短时傅里叶变换得到语音信号的语谱图,再利用中心对称局部二值模式提取语谱图的纹理特征,并用该纹理特征训练随机森林分类器,从而实现真伪语音的判别。该方法综合考虑语谱图中像素点的数值大小和位置关系,包含了更加全面的纹理信息,并将特征维度降低至16维,有利于减少计算量。实验结果表明,在ASVspoof 2019数据集上,与传统的基于局部二值模式的伪装语音检测方法相比,所提方法将合成伪装语音的串联检测代价函数(t-DCF)降低了16.98%,检测速度提高了89.73%。

基于改进局部二值模式及特征融合的人脸表情识别

局部特征描述算子在表情识别领域有着广泛的使用。通过对现有表情识别算法的的研究,针对传统局部二值模式(LBP)算法只考虑领域像素和中心像素点的关系,而忽略了领域像素之间的相互影响。而中心对称局部二值模式(CS-LBP)只考虑了中心对称像素之间的影响。结合LBP和CS-LBP特点出了一种改进的LBP算法,实验结果表明改进的LBP算子利用像素点更充分,能更好的表达特征。针对单一特征很难准确描述原始图片的信息,又提取了图像的Gabor特征,分别与提取LBP特征和改进的LBP特征进行特征融合,使提取的特征更加丰富详细。分类算法中考虑到SVM具有强大的非线性分类能力,将提取的特征与SVM分类器进行结合,在公开表情数据集CK+上采用留出法进行验证,准确率达到95.77%,实验结果表明该方法优于传统的表情识别算法。

增强型局部二值模式及其图像纹理特征提取

局部二值模式(Local binary pattern, LBP)是一种非常有效的图像纹理描述算子。为了提取更丰富的人脸特征,提出了局部二值模式和环式二值模式(Ring Local binary pattern, RLBP)特征融合的增强局部二值模式算法。先用LBP算法对图像进行特征提取并转化为特征向量,再将其与使用RLBP算法生成的特征向量相融合。最后使用直方图交叉距离计算特征向量的相似度得到在数据集中的识别率。实验数据集选用ORL、ExtendYaleB人脸数据库以及掌纹数据库,实验结果表明,相对于LBP算法和其它融合算法提取到的图像特征而言,融合算法提取的特征更具有鉴别力,获得了更高的识别率。另外还在不同的噪声环境下进行了相关实验分析,证明了所提融合算法对噪声更具有鲁棒性。

一种基于LBPV(局部二值模式方差)的指纹分类算法

在指纹数据库规模不断增大的情况下,指纹分类对于提高指纹识别的速度和准确率十分重要.本文提出一种利用指纹纹理信息的方法将指纹分为五大类.该方法利用指纹的中心点将指纹模式区分为四个部分并求取每一部分的局部二值模式方差,然后利用K近邻分类器进行分类.实验证明该方法具有良好的分类性能.

局部二值模式方法研究与展望

针对当前局部二值模式(Local binary pattern,LBP)方法表现出的理论和实际应用价值,系统综述了在纹理分析和分类、人脸分析和识别以及其他检测与应用中的各种LBP方法.首先,简要概述了LBP方法的原理,主要分析了LBP方法中的阈值操作并介绍了统一模式和旋转不变性模式.其次,分别对纹理分析和分类中的LBP方法、人脸分析和识别中的LBP方法以及其他检测与应用中的LBP方法等三个方面进行了详细的梳理和评述.最后,分析了LBP方法在应用中依旧存在的重要问题并指出了未来的研究方向.

基于多块局部二值模式特征和人眼定位的人脸检测

人脸检测是人脸识别和重构问题中最基本的任务,同样也是人脸识别问题中的一个关键环节,其结果直接关乎到人脸识别最终的效果。所以,构建一种稳健而优秀的检测算法是人脸检测的目的。本文提出了一种基于多块局部二值模式特征的adaboost算法和模板匹配的人眼定位方法,从而提高人脸检测的正确率和稳定率,减少了误差。通过MIT CBCL人脸数据库、生活、网络等渠道照片的实验验证,该方法提高了检测效率,降低误检率,兼具了实时性和鲁棒性。

基于多尺度局部二值模式的人脸识别

提出了一种基于多尺度局部二值模式的人脸识别方法。局部二值模式已经被证明是人脸表示的一种有效算子,不过由于其太小以至于鲁棒性不高。在多尺度局部二值模式中,计算是基于块子区域的平均值,而不是基于单个像素值进行的。人脸图像首先被分成小的子区域,具有不同权值的BLBP算子抽取每一子区域的直方图,然后把它们连接起来,组成一个空域增强的特征直方图。在χ2统计量作为不相似度量计算的特征空间里,采用最近邻分类器完成分类识别。实验表明,该方法优于其它的基于LBP的人脸识别算法。

自适应阈值及加权局部二值模式的人脸识别

针对局部二值模式(LBP)和中心对称局部二值模式(CS-LBP)方法描述图像纹理特征时,阈值不能自动选取并且图像中不同子块的贡献也没有进行区分的问题,该文提出一种自适应阈值及加权的局部二值模式方法。首先,将图像进行分块,采用设定的自适应阈值提取每个子块的LBP或CS-LBP纹理直方图;然后,将各子图像的信息熵作为直方图的加权依据,对每个子块对应的直方图进行自适应加权,并将所有子块的直方图连接成最终的纹理特征;最后,通过快速计算图像均值加快了算法的计算速度。在人脸数据库上进行的实验证明,利用该文提出的方法提取纹理特征,并结合最近邻分类法可以得到较高的正确识别率。

语谱图改进完全局部二值模式的语音情感识别

提出一种改进完全局部二值模式和幂指数加权融合方法的语音情感识别方法。首先,将原始语音样本转化为语谱图,再使用5尺度、8方向的Log-Gabor滤波器对语谱图做处理,放大语谱图的细节信息;然后提取语谱图均匀完全局部二值模式符号特征和改进完全局部二值模式幅值特征的分块直方图特征,之后串联两种特征作为新的融合特征改进完全局部二值模式符号幅值特征。最后,基于支持向量机对3种特征进行决策级幂指数加权融合完成语音情感识别。实验表明,改进完全局部二值模式幅值特征和融合特征可以在降低直方图特征维度的同时提高系统的识别性能;幂指数加权融合方法,扩大分类器间的差距,并使分类性能较好的分类器获得较大的权重,最终有效的提升了语音情感识别系统的性能。与其他算法相对比,验证了算法的有效性。

基于统计特征中心对称局部二值模式的虹膜识别

由于中心对称局部二值模式(CS-LBP)的虹膜识别具有特征维数高、对噪声敏感等缺点,提出了基于统计特征中心对称局部二值模式(SCCS-LBP)的虹膜识别方法。首先,根据虹膜纹理的分布特性,用CS-LBP对归一化的虹膜图像进行编码;为了进一步降低特征维数,对编码后的图像进行特征统计。然后,根据统计结果的分布,提取出有效的二值特征图像。最后,用Hamming距离进行虹膜识别。对CASIA1.0、CASIA2.0、CASIA3.0-Interval、MMU1图像库进行了识别,最高正确识别率分别为99.955%、99.848%、99.989%、99.916%。实验结果表明:该方法有效地利用了虹膜纹理分布特性,与LBP和CS-LBP方法相比,具有更少的特征维数、更高的正确识别率和更好的鲁棒性。

基于网格纵横局部二值模式的三维人脸识别

提出一种基于网格纵横局部二值模式的三维人脸识别方法。为了充分体现人脸表面的细节差异,有效表示出由表情引起的局部形状变化,本文首先在人脸网格表面的半刚性区域内检测关键点集,并且由关键点确定中心面片,由中心面片及其周围有序环确定关键点邻域;其次将网格上中心面片及其周围有序环看成一个整体,从纵向(相邻环上对应面片之间)和横向(同一环上相邻标号面片之间)分别提取网格纵向局部二值模式描述符和网格横向局部二值模式描述符;然后对这两者进行特征融合得到网格纵横局部二值模式描述符;最后利用LC-KSVD2字典学习算法在Bosphorus数据库和FRGC v2.0数据库上完成识别实验。在Bosphorus数据库上各表情的平均Rank-1识别率为97.6%,在FRGC v2.0数据库上的Rank-1识别率为97.9%,该实验结果充分表明本文所提算法具有较高的识别精度,并且对表情变化具有一定的鲁棒性。

时频图像局部二值模式特征在雷达信号分类识别中的应用

针对低信噪比下雷达辐射源信号的分类识别,提出了一种将时频分析与图像处理相结合的特征提取和识别方法。该方法首先对雷达信号进行时频变换,将得到的时频分布转化为灰度图像;然后运用图像处理方法对时频图像进行增强和去噪;最后提取局部二值模式纹理特征描述子作为信号的识别特征,并采用支持向量机分类器实现信号的分类识别。文中针对12种常见雷达信号进行了仿真,结果表明该方法在较低的信噪比下仍能获得较为满意的识别率,当SNR=0dB时,信号的平均识别率能达到95.35%。所提出方法能有效降低噪声对分类识别的影响,同时对于时频图像相近的信号也有较好的识别效果,表明了该方法的有效性。

基于局部二值模式的中值滤波检测算法

针对数字图像处理及窜改中一种常用的处理模式——中值滤波,提出一种基于局部二值模式(LBP)的中值滤波窜改检测方法。首先对待测图像利用基于中心对称像素的局部二值模式算子(C-LBP)定位其特征提取区域,随后基于局部区域中像素之间的关系提出一种改进型的局部二值模式算子,并将其直方图统计作为最终的检测特征。实验证明,与其他传统滤波检测算法相比,该算子不仅大大降低了计算时间,而且在低维度的条件下取得了较高的检测率,是一种有效的中值滤波检测算子。

基于双向梯度中心对称局部二值模式的单样本人脸识别

针对单样本情况下传统人脸识别方法识别效果不佳的问题,提出一种双向梯度中心对称局部二值模式(BGCSBP)的单样本人脸识别算法.首先获取人脸水平和垂直方向的梯度信息,并将其用CS-LBP算子进行编码;然后将二者融合成人脸的BGCSBP特征,再通过分块统计直方图的方式得到人脸的直方图特征;最后采用直方图相交进行分类识别.在CAS-PEAL,Extend Yale B和AR人脸数据库上的实验结果表明,该算法简单有效,对光照、表情、部分遮挡变化具有较好的鲁棒性.

基于中心对称局部二值模式的背景建模方法研究

针对利用局部二元模式(LBP)进行背景建模存在模型维数过高、对噪声敏感等缺点,提出一种基于中心对称局部二值模式(CSLBP)的背景建模方法,并应用于运动目标检测.与传统LBP特征相比,使用CSLBP特征进行背景建模,可大幅度降低背景描述的维数,因而大幅度降低处理时间;并且由于其对称性,CSLBP相比LBP具有更强的抗噪能力.实验结果表明,利用CSLBP进行背景建模能有效解决LBP建模带来的维数灾难和噪声敏感问题,无论在检测效果和计算速度上都有较大的提高,能够满足实际应用的要求.

基于差分量化局部二值模式的人脸反欺诈算法研究

随着人脸识别技术已经融入到人们日常生活中,人脸欺诈检测作为人脸识别前的一个关键步骤越来越受到重视.针对打印攻击和视频攻击,提出了一种通过量化局部像素之间的差值来细化传统局部二值模式(local binary pattern, LBP)特征的差分量化局部二值模式(difference quantization local binary pattern, DQ_LBP)算法.DQ_LBP能够在不增加LBP维度的基础上提取像素之间的差值信息,以便更精确地描述图像的局部纹理特征.此外,使用空间金字塔算法统计了不同彩色空间中的DQ_LBP特征并将其融合成统一的特征向量,从而更加充分地描述了人脸的局部彩色纹理信息及其空间结构信息,进一步提高了算法的检测性能.实验结果表明:该算法在CASIA FASD,Replay-Attack,Replay-Mobile三个具有挑战性的人脸反欺诈数据库中都取得了较为优异的结果,而且在实时性设备的应用上具有很大的潜能.

基于局部二值差异激励模式的木材缺陷分类

针对木板表面裂缝和矿物线的区分问题,提出一种基于局部二值差异激励模式(LB_DEP)的方法。首先经预处理分割潜在缺陷区域,然后通过几何参数筛选呈线状的裂缝和矿物线。接着基于LBP与韦伯定律,建立反映图像纹理结构位置与差异激励关联关系的LB_DEP直方图。最后提取LBP和LB_DEP直方图特征,并融合特征数据,形成的特征向量作为SVM分类器的输入用于缺陷分类。提出的两种特征提取方法分别为'H-chi-square'法和'H-PCA'法,均在自建的数据集上进行了评估。结果显示,在两种特征提取方法下,本文算法分别获得了93. 7%和95. 8%的Recall,及95. 0%和96. 5%的Precision。与相似研究相比,Recall和Precision分别至少提高了3%和5%,且算法耗时均为毫秒级别,表现出方法的优势和有效性。

局部二值模式直方图匹配的串联故障电弧检测及选线

串联故障电弧是引起电气火灾的主要原因之一,有效地检测串联故障电弧对预防电气火灾具有重要意义。该文采用六种常用的家庭负载开展了多负载回路的串联故障电弧实验,提出了一种串联故障电弧检测及选线方法。首先,对干路电流信号进行分数阶傅里叶变换,构建故障电弧图像矩阵,全面反映干路电流信号从时域到频域的变化过程;其次,采用局部二值模式(LBP)描述图像矩阵的局部纹理特征,统计得到LBP图像的灰度分布直方图数据,采用不同实验条件下的LBP直方图数据建立数据库;最后,采用最大相关系数的数据库匹配准则实现故障电弧的检测及选线。测试结果表明,该方法可以实现多负载回路中故障电弧的检测及选线,检测及选线精度均超过了90%。