Gabor變換、Gabor濾波器


D.Gabor 1946年提出

窗口Fourier變換,為了由信號的Fourier變換提取局部信息,引入了時間局部化的窗函數。

由於窗口Fourier變換只依賴於部分時間的信號,所以,現在窗口Fourier變換又稱為短時Fourier變換,這個變換又稱為Gabor變換。

1) Gabor優點

Gabor小波與人類視覺系統中簡單細胞的視覺刺激響應非常相似。它在提取目標的局部空間和頻率域信息方面具有良好的特性。雖然Gabor小波本身並不能構成正交基,但在特定參數下可構成緊框架。Gabor小波對於圖像的邊緣敏感,能夠提供良好的方向選擇和尺度選擇特性,而且對於光照變化不敏感,能夠提供對光照變化良好的適應性。上述特點使Gabor小波被廣泛應用於視覺信息理解。

Gabor濾波器和脊椎動物視覺皮層感受野響應的比較:第一行代表脊椎動物的視覺皮層感受野,第二行是Gabor濾波器,第三行是兩者的殘差。可見兩者相差極小。Gabor濾波器的這一性質,使得其在視覺領域中經常被用來作圖像的預處理。

2) Gabor定義

① 具體窗函數――Gaussaion的 Gabor變換定義式

Gabor變換的基本思想:把信號划分成許多小的時間間隔,用傅里葉變換分析每一個時間間隔,以便確定信號在該時間間隔存在的頻率。其處理方法是對f(t)加一個滑動窗,再作傅里葉變換。

② 窗口的寬高關系

經理論推導可以得出:高斯窗函數條件下的窗口寬度與高度,且積為一固定值。

3) 離散Gabor變換的一般求法

① 首先選取核函數

可根據實際需要選取適當的核函數。如,如高斯窗函數;

② 離散Gabor變換的表達式

4) Gabor變換的解析理論

對偶函數可以使計算更為簡潔方便。

5) 適用條件

① 臨界采樣Gabor展開要求條件:TΩ=2π;

② 過采樣展開要求條件:TΩ≤2π;

當TΩ>2π時,欠采樣Gabor展開,已證明會導致數值上的不穩定。

6) 應用

① 暫態信號檢測

如果對信號波形有一定的先驗知識且可以據此選取合適的基函數,可以用Gabor變換對信號作精確的檢測統計計量。

② 圖象分析與壓縮

二維Gabor變換可以應用到圖象分析與壓縮中。

3. 二維Gabor濾波器

用Gabor 函數形成的二維Gabor 濾波器具有在空間域和頻率域同時取得最優局部化的特性,因此能夠很好地描述對應於空間頻率(尺度)、空間位置及方向選擇性的局部結構信息。

Gabor濾波器的頻率和方向表示接近人類視覺系統對於頻率和方向的表示,並且它們常備用於紋理表示和描述。

在圖像處理領域,Gabor濾波器是一個用於邊緣檢測的線性濾波器。

在空域,一個2維的Gabor濾波器是一個正弦平面波和高斯核函數的乘積。

Gabor濾波器是自相似的,也就是說,所有Gabor濾波器都可以從一個母小波經過膨脹和旋轉產生。

實際應用中,Gabor濾波器可以在頻域的不同尺度,不同方向上提取相關特征。

 

Gabor濾波器的傅里葉變換:峰值響應在復正弦的空域頻率(u0,v0):

Gabor濾波器示意圖,3種角度5種方向:

 

【鏈接】

轉載自:Gabor學習筆記 - emouse - 博客園 http://www.cnblogs.com/emouse/p/3611256.html

紋理分割(一)Gabor濾波器學習 - Focusing on your own Mind :) -> 站在巨人的肩膀上 - CSDN博客 https://blog.csdn.net/u011534057/article/details/72896921

生成2維Gabor濾波器的matlab 代碼:

http://blog.sina.com.cn/s/blog_80853788010103wx.html

http://blog.csdn.net/weixingstudio/article/details/7872764

Opencv實現:

http://www.cppblog.com/polly-yang/archive/2012/07/14/183327.aspx

 

【其他】

傅立葉變換、Gabor變換與小波變換 - chenaiyanmie的博客 - CSDN博客 https://blog.csdn.net/chenaiyanmie/article/details/80246108

Gabor濾波進行目標圖像紋理特征的提取 - yangdashi888的博客 - CSDN博客 https://blog.csdn.net/yangdashi888/article/details/52766530

對於gabor變換和gabor小波變換理解與總結 - weixin_38698410的博客 - CSDN博客 https://blog.csdn.net/weixin_38698410/article/details/79122871

從傅里葉(Fourier)變換到伽柏(Gabor)變換再到小波(Wavelet)變換 - 彬彬有禮的專欄 - CSDN博客 https://blog.csdn.net/jbb0523/article/details/42028587


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