图像特征之LBP（OpenCV）

图像特征之LBP（OpenCV）

原创  2013年08月11日 22:45:11

• 14233

LBP（Local binary pattern）是一个易理解且有效的局部图像特征，应用很广泛。在网上可以搜到一大把的LBP介绍，所以本博文就忽略了对其的介绍。直接附上代码，代码不难，只是希望对大家有用！如有错误和补充，欢迎提出，大家共同进步哈！

注意：下面代码仅为示例便利，牺牲了一些效率！

一）一般的LBP，256维

[cpp]  view plain  copy

1. //====================================================================    
2. // 作者   : quarryman    
3. // 邮箱   : quarrying{at}qq.com    
4. // 主页   : http://blog.csdn.net/quarryman    
5. // 日期   : 2013年08月11日    
6. // 描述   : 实现一般的LBP    
7. //====================================================================    
8. #include <cv.h>  
9. #include <highgui.h>  
10.   
11. void LBP(IplImage* src, IplImage* dst)  
12. {  
13.     int width=src->width;  
14.     int height=src->height;  
15.     for(int j=1;j<width-1;j++)  
16.     {  
17.         for(int i=1;i<height-1;i++)  
18.         {  
19.             uchar neighborhood[8]={0};  
20.             neighborhood[7] = CV_IMAGE_ELEM( src, uchar, i-1, j-1);  
21.             neighborhood[6] = CV_IMAGE_ELEM( src, uchar, i-1, j);  
22.             neighborhood[5] = CV_IMAGE_ELEM( src, uchar, i-1, j+1);  
23.             neighborhood[4] = CV_IMAGE_ELEM( src, uchar, i, j-1);  
24.             neighborhood[3] = CV_IMAGE_ELEM( src, uchar, i, j+1);  
25.             neighborhood[2] = CV_IMAGE_ELEM( src, uchar, i+1, j-1);  
26.             neighborhood[1] = CV_IMAGE_ELEM( src, uchar, i+1, j);  
27.             neighborhood[0] = CV_IMAGE_ELEM( src, uchar, i+1, j+1);  
28.             uchar center = CV_IMAGE_ELEM( src, uchar, i, j);  
29.             uchar temp=0;  
30.   
31.             for(int k=0;k<8;k++)  
32.             {  
33.                 temp+=(neighborhood[k]>=center)<<k;  
34.             }  
35.             CV_IMAGE_ELEM( dst, uchar, i, j)=temp;  
36.         }  
37.     }  
38. }  
39.   
40. int main()  
41. {  
42.     IplImage* img=cvLoadImage("lena.jpg", 0);  
43.     IplImage* dst=cvCreateImage(cvGetSize(img),8,1);  
44.     LBP(img,dst);  
45.     cvNamedWindow("图像", 1);  
46.     cvShowImage("图像", dst);  
47.     cvWaitKey(0);  
48.     cvDestroyAllWindows();  
49.     cvReleaseImage(&img);  
50.     cvReleaseImage(&dst);  
51.   
52.     return 0;  
53. }  

结果图像为：

二）Uniform Pattern的LBP，将256维降为59维。
绝大多数LBP模式最多只包含两次从1到0或从0到1的跳变。因此，Ojala将Uniform Pattern定义为：当某个LBP所对应的循环二进制数从0到1或从1到0最多有两次跳变时，该LBP所对应的二进制就称为一个等价模式类。

代码一：

[cpp]  view plain  copy

1. #include <stdio.h>  
2. typedef unsigned char uchar;  
3. int getHopCount(uchar i)  
4. {  
5.     int a[8]={0};  
6.     int k=7;  
7.     int cnt=0;  
8.     while(i)  
9.     {  
10.         a[k]=i&1;  
11.         i>>=1;  
12.         --k;  
13.     }  
14.     for(int k=0;k<8;++k)  
15.     {  
16.         if(a[k]!=a[k+1==8?0:k+1])  
17.         {  
18.             ++cnt;  
19.         }  
20.     }  
21.     return cnt;  
22. }  
23.   
24. int main()    
25. {  
26.     int cnt[9]={0};  
27.     for(int i=0;i<256;++i)  
28.     {  
29.         cnt[getHopCount(i)]++;  
30.     }  
31.     for(int i=0;i<9;++i)  
32.     {  
33.         printf("跳变%d次的数目：%d\n",i,cnt[i]);  
34.     }  
35.     return 0;   
36. }  

输出结果为：
跳变0次的数目：2
跳变1次的数目：0
跳变2次的数目：56
跳变3次的数目：0
跳变4次的数目：140
跳变5次的数目：0
跳变6次的数目：56
跳变7次的数目：0
跳变8次的数目：2
可见：56+2+1==59，所以有59维。

代码二：

[cpp]  view plain  copy

1. //====================================================================    
2. // 作者   : quarryman    
3. // 邮箱   : quarrying{at}qq.com    
4. // 主页   : http://blog.csdn.net/quarryman    
5. // 日期   : 2013年08月11日    
6. // 描述   : Uniform Pattern的LBP    
7. //====================================================================   
8. #include <cv.h>  
9. #include <highgui.h>  
10.   
11. int getHopCount(uchar i)  
12. {  
13.     int a[8]={0};  
14.     int k=7;  
15.     int cnt=0;  
16.     while(i)  
17.     {  
18.         a[k]=i&1;  
19.         i>>=1;  
20.         --k;  
21.     }  
22.     for(int k=0;k<8;++k)  
23.     {  
24.         if(a[k]!=a[k+1==8?0:k+1])  
25.         {  
26.             ++cnt;  
27.         }  
28.     }  
29.     return cnt;  
30. }  
31.   
32. void lbp59table(uchar* table)  
33. {  
34.     memset(table,0,256);  
35.     uchar temp=1;  
36.     for(int i=0;i<256;++i)  
37.     {  
38.         if(getHopCount(i)<=2)  
39.         {  
40.             table[i]=temp;  
41.             temp++;  
42.         }  
43.         // printf("%d\n",table[i]);  
44.     }  
45. }  
46.   
47. void LBP(IplImage* src, IplImage* dst)  
48. {  
49.     int width=src->width;  
50.     int height=src->height;  
51.     uchar table[256];  
52.     lbp59table(table);  
53.     for(int j=1;j<width-1;j++)  
54.     {  
55.         for(int i=1;i<height-1;i++)  
56.         {  
57.             uchar neighborhood[8]={0};  
58.             neighborhood[7] = CV_IMAGE_ELEM( src, uchar, i-1, j-1);  
59.             neighborhood[6] = CV_IMAGE_ELEM( src, uchar, i-1, j);  
60.             neighborhood[5] = CV_IMAGE_ELEM( src, uchar, i-1, j+1);  
61.             neighborhood[4] = CV_IMAGE_ELEM( src, uchar, i, j+1);  
62.             neighborhood[3] = CV_IMAGE_ELEM( src, uchar, i+1, j+1);  
63.             neighborhood[2] = CV_IMAGE_ELEM( src, uchar, i+1, j);  
64.             neighborhood[1] = CV_IMAGE_ELEM( src, uchar, i+1, j-1);  
65.             neighborhood[0] = CV_IMAGE_ELEM( src, uchar, i, j-1);  
66.             uchar center = CV_IMAGE_ELEM( src, uchar, i, j);  
67.             uchar temp=0;  
68.   
69.             for(int k=0;k<8;k++)  
70.             {  
71.                 temp+=(neighborhood[k]>=center)<<k;  
72.             }  
73.             //CV_IMAGE_ELEM( dst, uchar, i, j)=temp;  
74.             CV_IMAGE_ELEM( dst, uchar, i, j)=table[temp];  
75.         }  
76.     }  
77. }  
78.   
79. int main()  
80. {  
81.     IplImage* img=cvLoadImage("lena.jpg", 0);  
82.     IplImage* dst=cvCreateImage(cvGetSize(img),8,1);  
83.     LBP(img,dst);  
84.     cvNamedWindow("图像", 1);  
85.     cvShowImage("图像", dst);  
86.     cvWaitKey(0);  
87.     cvDestroyAllWindows();  
88.     cvReleaseImage(&img);  
89.     cvReleaseImage(&dst);  
90.   
91.     return 0;  
92. }  

输出图像为：

LBP（Local binary pattern）是一个易理解且有效的局部图像特征，应用很广泛。在网上可以搜到一大把的LBP介绍，所以本博文就忽略了对其的介绍。直接附上代码，代码不难，只是希望对大家有用！如有错误和补充，欢迎提出，大家共同进步哈！

注意：下面代码仅为示例便利，牺牲了一些效率！

一）一般的LBP，256维

[cpp]  view plain  copy

1. //====================================================================    
2. // 作者   : quarryman    
3. // 邮箱   : quarrying{at}qq.com    
4. // 主页   : http://blog.csdn.net/quarryman    
5. // 日期   : 2013年08月11日    
6. // 描述   : 实现一般的LBP    
7. //====================================================================    
8. #include <cv.h>  
9. #include <highgui.h>  
10.   
11. void LBP(IplImage* src, IplImage* dst)  
12. {  
13.     int width=src->width;  
14.     int height=src->height;  
15.     for(int j=1;j<width-1;j++)  
16.     {  
17.         for(int i=1;i<height-1;i++)  
18.         {  
19.             uchar neighborhood[8]={0};  
20.             neighborhood[7] = CV_IMAGE_ELEM( src, uchar, i-1, j-1);  
21.             neighborhood[6] = CV_IMAGE_ELEM( src, uchar, i-1, j);  
22.             neighborhood[5] = CV_IMAGE_ELEM( src, uchar, i-1, j+1);  
23.             neighborhood[4] = CV_IMAGE_ELEM( src, uchar, i, j-1);  
24.             neighborhood[3] = CV_IMAGE_ELEM( src, uchar, i, j+1);  
25.             neighborhood[2] = CV_IMAGE_ELEM( src, uchar, i+1, j-1);  
26.             neighborhood[1] = CV_IMAGE_ELEM( src, uchar, i+1, j);  
27.             neighborhood[0] = CV_IMAGE_ELEM( src, uchar, i+1, j+1);  
28.             uchar center = CV_IMAGE_ELEM( src, uchar, i, j);  
29.             uchar temp=0;  
30.   
31.             for(int k=0;k<8;k++)  
32.             {  
33.                 temp+=(neighborhood[k]>=center)<<k;  
34.             }  
35.             CV_IMAGE_ELEM( dst, uchar, i, j)=temp;  
36.         }  
37.     }  
38. }  
39.   
40. int main()  
41. {  
42.     IplImage* img=cvLoadImage("lena.jpg", 0);  
43.     IplImage* dst=cvCreateImage(cvGetSize(img),8,1);  
44.     LBP(img,dst);  
45.     cvNamedWindow("图像", 1);  
46.     cvShowImage("图像", dst);  
47.     cvWaitKey(0);  
48.     cvDestroyAllWindows();  
49.     cvReleaseImage(&img);  
50.     cvReleaseImage(&dst);  
51.   
52.     return 0;  
53. }  

结果图像为：

二）Uniform Pattern的LBP，将256维降为59维。
绝大多数LBP模式最多只包含两次从1到0或从0到1的跳变。因此，Ojala将Uniform Pattern定义为：当某个LBP所对应的循环二进制数从0到1或从1到0最多有两次跳变时，该LBP所对应的二进制就称为一个等价模式类。

代码一：

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1. #include <stdio.h>  
2. typedef unsigned char uchar;  
3. int getHopCount(uchar i)  
4. {  
5.     int a[8]={0};  
6.     int k=7;  
7.     int cnt=0;  
8.     while(i)  
9.     {  
10.         a[k]=i&1;  
11.         i>>=1;  
12.         --k;  
13.     }  
14.     for(int k=0;k<8;++k)  
15.     {  
16.         if(a[k]!=a[k+1==8?0:k+1])  
17.         {  
18.             ++cnt;  
19.         }  
20.     }  
21.     return cnt;  
22. }  
23.   
24. int main()    
25. {  
26.     int cnt[9]={0};  
27.     for(int i=0;i<256;++i)  
28.     {  
29.         cnt[getHopCount(i)]++;  
30.     }  
31.     for(int i=0;i<9;++i)  
32.     {  
33.         printf("跳变%d次的数目：%d\n",i,cnt[i]);  
34.     }  
35.     return 0;   
36. }  

输出结果为：
跳变0次的数目：2
跳变1次的数目：0
跳变2次的数目：56
跳变3次的数目：0
跳变4次的数目：140
跳变5次的数目：0
跳变6次的数目：56
跳变7次的数目：0
跳变8次的数目：2
可见：56+2+1==59，所以有59维。

代码二：

[cpp]  view plain  copy

1. //====================================================================    
2. // 作者   : quarryman    
3. // 邮箱   : quarrying{at}qq.com    
4. // 主页   : http://blog.csdn.net/quarryman    
5. // 日期   : 2013年08月11日    
6. // 描述   : Uniform Pattern的LBP    
7. //====================================================================   
8. #include <cv.h>  
9. #include <highgui.h>  
10.   
11. int getHopCount(uchar i)  
12. {  
13.     int a[8]={0};  
14.     int k=7;  
15.     int cnt=0;  
16.     while(i)  
17.     {  
18.         a[k]=i&1;  
19.         i>>=1;  
20.         --k;  
21.     }  
22.     for(int k=0;k<8;++k)  
23.     {  
24.         if(a[k]!=a[k+1==8?0:k+1])  
25.         {  
26.             ++cnt;  
27.         }  
28.     }  
29.     return cnt;  
30. }  
31.   
32. void lbp59table(uchar* table)  
33. {  
34.     memset(table,0,256);  
35.     uchar temp=1;  
36.     for(int i=0;i<256;++i)  
37.     {  
38.         if(getHopCount(i)<=2)  
39.         {  
40.             table[i]=temp;  
41.             temp++;  
42.         }  
43.         // printf("%d\n",table[i]);  
44.     }  
45. }  
46.   
47. void LBP(IplImage* src, IplImage* dst)  
48. {  
49.     int width=src->width;  
50.     int height=src->height;  
51.     uchar table[256];  
52.     lbp59table(table);  
53.     for(int j=1;j<width-1;j++)  
54.     {  
55.         for(int i=1;i<height-1;i++)  
56.         {  
57.             uchar neighborhood[8]={0};  
58.             neighborhood[7] = CV_IMAGE_ELEM( src, uchar, i-1, j-1);  
59.             neighborhood[6] = CV_IMAGE_ELEM( src, uchar, i-1, j);  
60.             neighborhood[5] = CV_IMAGE_ELEM( src, uchar, i-1, j+1);  
61.             neighborhood[4] = CV_IMAGE_ELEM( src, uchar, i, j+1);  
62.             neighborhood[3] = CV_IMAGE_ELEM( src, uchar, i+1, j+1);  
63.             neighborhood[2] = CV_IMAGE_ELEM( src, uchar, i+1, j);  
64.             neighborhood[1] = CV_IMAGE_ELEM( src, uchar, i+1, j-1);  
65.             neighborhood[0] = CV_IMAGE_ELEM( src, uchar, i, j-1);  
66.             uchar center = CV_IMAGE_ELEM( src, uchar, i, j);  
67.             uchar temp=0;  
68.   
69.             for(int k=0;k<8;k++)  
70.             {  
71.                 temp+=(neighborhood[k]>=center)<<k;  
72.             }  
73.             //CV_IMAGE_ELEM( dst, uchar, i, j)=temp;  
74.             CV_IMAGE_ELEM( dst, uchar, i, j)=table[temp];  
75.         }  
76.     }  
77. }  
78.   
79. int main()  
80. {  
81.     IplImage* img=cvLoadImage("lena.jpg", 0);  
82.     IplImage* dst=cvCreateImage(cvGetSize(img),8,1);  
83.     LBP(img,dst);  
84.     cvNamedWindow("图像", 1);  
85.     cvShowImage("图像", dst);  
86.     cvWaitKey(0);  
87.     cvDestroyAllWindows();  
88.     cvReleaseImage(&img);  
89.     cvReleaseImage(&dst);  
90.   
91.     return 0;  
92. }  

输出图像为：