应用Gabor纹理特征的水管内壁图像分类

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1、第１４卷第６期上海大学学报（自然科学版）Ｖｏｌ．１４Ｎｏ．６２００８年１２月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＨＡＮＧＨＡＩＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮＡＴＵＲＡＬＳＣＩＥＮＣＥ）Ｄｅｃ．２００８文章编号：１００７２８６１（２００８）０６０５５１０６应用Ｇａｂｏｒ纹理特征的水管内壁图像分类杨潇茜，王朔中（上海大学通信与信息工程学院，上海２０００７２）摘要：Ｇａｂｏｒ滤波器在图像分析和机器视觉方面得到广泛应用．将Ｇａｂｏｒ滤波用于识别地下水管内壁图像，对管壁损坏程度进行分类．针对Ｇａｂｏｒ函数之间的非正交性，优化参数，尽量减少滤波输出数据中的冗余信息，使用一组不同频率响

2、应和角度特性的Ｇａｂｏｒ滤波器获取图像块纹理信息，并用主分量分析（ｐｒｉｎｃｉｐａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓａｎａｌｙｓｉｓ，ＰＣＡ）对得到的高维特征向量进行降维．对提取的纹理特征进行ｋ均值聚类，实验结果验证了该方法的有效性．关键词：纹理特征；Ｇａｂｏｒ滤波器；图像识别中图分类号：ＴＰ３９１．４文献标志码：ＡＩｍａｇｅＣｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｆｏｒＳｅｗｅｒＤｕｃｔＩｎｓｐｅｃｔｉｏｎＵｓｉｎｇＧａｂｏｒＦｉｌｔｅｒｉｎｇＹＡＮＧＸｉａｏｑｉａｎ，ＷＡＮＧＳｈｕｏｚｈｏｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇ

3、ｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｇｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００７２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｇａｂｏｒｆｉｌｔｅｒｓａｒｅｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｉｍａｇｅａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｃｏｍｐｕｔｅｒｖｉｓｉｏｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．ＷｅｕｓｅａｓｅｔｏｆｍｕｌｔｉｓｃａｌｅａｎｄｍｕｌｔｉｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎＧａｂｏｒｆｉｌｔｅｒｓｔｏｅｘｔｒａｃｔｔｅｘｔｕｒｅｆｅａｔｕｒｅｓｆｒｏｍｉｍａｇｅｂｌｏｃｋｓｏｆｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｓｅｗｅｒｄｕｃｔ，ａｎｄｕｓｅｐｒｉｎｃｉｐａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓａｎａｌｙｓｉｓ（ＰＣＡ

4、）ｔｏｒｅｄｕｃｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎｏｆｔｈｅｆｅａｔｕｒｅｖｅｃｔｏｒｓ．Ｔｈｅｓｅｆｅａｔｕｒｅｖｅｃｔｏｒｓａｒｅｒｅｌａｔｅｄｔｏｔｈｅｎａｔｕｒｅａｎｄｅｘｔｅｎｄｏｆｔｈｅｄａｍａｇｅｉｎｔｈｅｓｅｗｅｒａｇｅ．Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｉｍａｇｅｂｌｏｃｋｓｉｓｍａｄｅｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｅｘｔｒａｃｔｅｄｆｅａｔｕｒｅｖｅｃｔｏｒｓ．ＡｓｔｈｅＧａｂｏｒｆｉｌｔｅｒｓａｒｅｎｏｔｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ，ｓｕｉｔａｂｌｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｓｈｏｕｌｄｂｅｃｈｏｓｅｎｔｏｍｉｎｉｍｉｚｅｒｅｄｕｎｄａｎｃｙｉｎｔｈｅｅｘｔｒａｃｔｅ

5、ｄｉｍａｇｅｄａｔａ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｏｆｋｍｅａｎｓｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇｖｅｒｉｆｉｅｓｔｈｅｖａｌｉｄｉｔｙｏｆｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｅｘｔｕｒｅｆｅａｔｕｒｅ；Ｇａｂｏｒｆｉｌｔｅｒ；ｉｍａｇｅｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ纹理反映物体表面或结构的基本属性，它是图包括自相关函数、纹理边缘、结构元素、灰度的空间像的重要特征．由于其形式上的广泛性和多样性，目共生概率、灰度行程和自回归模型，它将纹理归为光前对于图像纹理还没有一个严格的定义．一般认为滑、粗糙、粒状等属性．结构法研究基元及其空间关纹理是一种或多种图案或多或少有序排

6、列形成的一系．基元一般定义为具有某种属性且彼此相连单元种结构，即图像灰度或色彩在空间上的变化或重复．的集合，属性包括灰度、连通区域的形状、局部一致对纹理特征的分析和应用在现实生活中有广泛的应性等．空间关系包括基元的相邻性、一定角度范围内用价值．的最近距离等．［１］纹理分析方法有统计法和结构法两类．统计法Ｈａｒａｌｉｃｋ等人在２０世纪７０年代提出用共生收稿日期：２００７０７０６通信作者：王朔中（１９４３～），男，教授，博士生导师，博士，研究方向为图像处理、信息安全．Ｅｍａｉｌ：ｓｈｕｏｗａｎｇ＠ｓｈｕ．ｅｄｕ．ｃｎ５５２上海大学学报（自然科学版）第１４

7、卷矩阵表示纹理特征，该方法探索灰度级纹理的空间式中，ｕ０和ｖ０是Ｇａｂｏｒ滤波器频率响应的中心频依赖关系．首先根据像素之间的方向和距离构筑一率，ａ和ｂ是与Ｇａｕｓｓ函数标准差有关的参数，Ｒ为个共生矩阵，然后从共生矩阵中抽取有意义的统计尺度因子，下标ｒ表示旋转，量作为纹理的表示．该方法的缺点是所提取的纹理（ｘ－ｘ０）ｒ＝（ｘ－ｘ０）ｃｏｓθ＋性质缺少视觉相似．２０世纪７０年代末，Ｔａｍｕｒａ等人（ｙ－ｙ０）ｓｉｎθ，（３）从视觉的心理学角度提出了一种纹理表示方法［２］，（ｙ－ｙ０）ｒ＝－（ｘ－ｘ０）ｓｉｎθ＋他们定义的６个基本纹理特征是粒度、对比度、方向（ｙ

8、－ｙ０）ｃｏｓθ，（４）性、线度、周期性、粗糙度．Ｔａｍｕｒａ方法