LBP局部特征提取算法

一、LBP提出

 局部二值模式(Local binary patterns,LBP)是机器视觉领域中用于描述图像局部纹理特征的算子,具有旋转不变性和灰度不变性等显著的优点。它是由T. Ojala, M.Pietik?inen, 和 D. Harwood [1][2]在1994年提出，LBP在纹理分类问题上是一个非常强大的特征。   

 原始的LBP算子定义为在3*3的窗口内，以窗口中心像素为阈值，将相邻的8个像素的灰度值与其进行比较，若周围像素值大于中心像素值，则该像素点的位置被标记为1，否则为0。这样，3*3邻域内的8个点经比较可产生8位二进制数（通常转换为十进制数即LBP码，共256种），即得到该窗口中心像素点的LBP值，并用这个值来反映该区域的纹理信息。如下图所示：

注意：（b)二值模式为：10001011（d)中的结果为169.这里每个像素的权重取值在不同算法中排序不同。

二、公式表示

因此，LBP操作可以被定义为

其中是中心像素，亮度是；而则是相邻像素的亮度。s是一个符号函数：

这种描述方法使得你可以很好的捕捉到图像中的细节。实际上，研究者们可以用它在纹理分类上得到最先进的水平。正如刚才描述的方法被提出后，固定的近邻区域对于尺度变化的编码失效。所以，使用一个变量的扩展方法，在文献[3]中有描述。主意是使用可变半径的圆对近邻像素进行编码，这样可以捕捉到如下的近邻：

对一个给定的点   ，他的近邻点  可以由如下计算：

其中，R是圆的半径，而P是样本点的个数。这个操作是对原始LBP算子的扩展，所以有时被称为扩展LBP(又称为圆形LBP)。如果一个在圆上的点不在图像坐标上，我们使用他的内插点。计算机科学有一堆聪明的插值方法，而OpenCV使用双线性插值。