Gabor濾波器學習

2021-07-09 16:23:52 字數 1931 閱讀 2573

本文的目的是用c實現生成gabor模版,並對影象卷積。並簡單提一下,gabor濾波器在紋理特徵提取上的應用。

一、什麼是gabor函式(以下內容含部分翻譯自維基百科)

在影象處理中,gabor函式是乙個用於邊緣提取的線性濾波器。gabor濾波器的頻率和方向表達同人類視覺系統類似。研究發現,gabor濾波器十分適合紋理表達和分離。在空間域中,乙個二維gabor濾波器是乙個由正弦平面波調製的高斯核函式。

還有,生物學實驗發現,gabor濾波器可以很好地近似單細胞的感受野函式(光強刺激下的傳遞函式),什麼視皮層內的超柱,bla...bla,總之是這方面仿生的數學模型。

gabor濾波器的脈衝響應,可以定義為乙個正弦波(對於二維gabor濾波器是正弦平面波)乘以高斯函式。由於乘法卷積性質,gabor濾波器的脈衝響應的傅利葉變換是其調和函式的傅利葉變換和高斯函式傅利葉變換的卷積。該濾波器由實部和虛部組成,二者相互正交。一組不同頻率不同方向的gabor函式陣列對於影象特徵提取非常有用。

下面給出二維gabor函式的數學表達:

複數表達:

實數部分:

虛數部分:

其中:和

下面介紹公式中各個引數的含義,及引數如何配置問題【都從老外那翻譯來的】:

波長(λ):它的值以畫素為單位指定,通常大於等於2.但不能大於輸入影象尺寸的五分之一。

方向(θ):這個引數指定了gabor函式並行條紋的方向,它的取值為0到360度

相位偏移(φ):它的取值範圍為-180度到180度。其中,0he180度分別對應中心對稱的center-on函式和center-off函式,而-90度和90度對應反對稱函式。

長寬比(γ):空間縱橫比,決定了gabor函式形狀(support,我翻譯為形狀)的橢圓率(ellipticity)。當γ= 1時,形狀是圓的。當γ< 1時,形狀隨著平行條紋方向而拉長。通常該值為0.5

頻寬(b):gabor濾波器的半響應空間頻率頻寬b和σ/ λ的比率有關,其中σ表示gabor函式的高斯因子的標準差,如下:

σ的值不能直接設定,它僅隨著頻寬b變化。頻寬值必須是正實數,通常為1,此時,標準差和波長的關係為:σ= 0.56 λ。頻寬越小,標準差越大,gabor形狀越大,可見平行興奮和抑制區條紋數量越多。

下面給出,不同引數配置下的gabor核函式效果圖,大小均100*100:

a.波長對比組【方向為:0,相位偏移量為:0,縱橫比率為:0.5,頻寬為:1,下圖波長分別為5,10,15】

b.方向對比組【波長為:10,相位偏移量為:0,空間縱橫比為:0.5,頻寬為:1,方向分別為:0,45,90】

c.相位偏移量對比組【波長為:10,方向為:0,空間縱橫比:0.5,頻寬:1,相位偏移量分別為:0,180,-90,90】

d.空間縱橫比對比組【波長:10,相位偏移量:0,方向:0,頻寬:1,空間縱橫比分別為:0.5,1】

e.頻寬對比組【波長:10,方向:0,相位偏移量:0,空間縱橫比:0.5,頻寬分別為:0.5,1,2】

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在經過一天的瀏覽csdn,後,總算是對gabor濾波器有了乙個大概的了解,所以趁還熱著,趕緊記錄一下。寫的話,先給自己梳理下要寫什麼吧 1.什麼是gabor濾波器,公式定義 2.gabor濾波器的 實現 3.實驗結果圖 4.借鑑的資料 1.gabor濾波器簡介 主要copy吧 在影象處理中,gabo...

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