基于詞袋模型的圖像分類

1、Image Category ClassificationUsing Bag of FeaturesCONTENTS02實(shí)現(xiàn)方法實(shí)現(xiàn)方法Method03Matlab實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)Demo01問題介紹問題介紹Introduction 01問題介紹Introduction圖像分類圖像分類是根據(jù)圖像的語(yǔ)義信息將不同類別圖像區(qū)分開來，是計(jì)算機(jī)視覺中重要的基本問題，也是圖像檢測(cè)、圖像分割、物體跟蹤、行為分析等其他高層視覺任務(wù)的基礎(chǔ)。圖像分類在很多領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，包括安防領(lǐng)域的人臉識(shí)別和智能視頻分析等，交通領(lǐng)域的交通場(chǎng)景識(shí)別，互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域基于內(nèi)容的圖像檢索和相冊(cè)自動(dòng)歸類，醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的圖像識(shí)別等。主要問題問題描述已有

2、固定分類標(biāo)簽，對(duì)于輸入的圖像，預(yù)測(cè)其所屬的分類標(biāo)簽。問題難點(diǎn)圖像視角變化（viewpoint variation）圖像大小變化（scale variation）圖像形變（deformation）圖像遮擋（occlusion）圖像光照條件（illumination conditions）圖像背景干擾（background clutter）圖像類內(nèi)差異（intra-class variation）02實(shí)現(xiàn)方法Method一般流程一般來說，圖像分類通過手工特征或特征學(xué)習(xí)方法對(duì)整個(gè)圖像進(jìn)行全部描述，然后使用分類器判別物體類別，因此如何提取圖像的特征至關(guān)重要。在深度學(xué)習(xí)算法之前使用較多的是基于詞袋(Ba

3、g of Words)模型的物體分類方法。詞袋方法從自然語(yǔ)言處理中引入，即一句話可以用一個(gè)裝了詞的袋子表示其特征，袋子中的詞為句子中的單詞、短語(yǔ)或字。對(duì)于圖像而言，詞袋方法需要構(gòu)建字典。最簡(jiǎn)單的詞袋模型框架可以設(shè)計(jì)為底層特征抽取、特征編碼、分類器設(shè)計(jì)三個(gè)過程。BOWBag of WordsBag-of-Words模型源于文本分類技術(shù)，在信息檢索中，它假定對(duì)于一個(gè)文本，忽略其詞序和語(yǔ)法、句法。將其僅僅看作是一個(gè)詞集合，或者說是詞的一個(gè)組合，文本中每個(gè)詞的出現(xiàn)都是獨(dú)立的，不依賴于其他詞是否出現(xiàn)，或者說這篇文章的作者在任意一個(gè)位置選擇詞匯都不受前面句子的影響而獨(dú)立選擇的。BOFBag of Feat

4、ures圖像可以視為一種文檔對(duì)象，圖像中不同的局部區(qū)域或其特征可看做構(gòu)成圖像的詞匯，其中相近的區(qū)域或其特征可以視作為一個(gè)詞。這樣，就能夠把文本檢索及分類的方法用到圖像分類及檢索中去。BOF算法實(shí)現(xiàn)過程Bag-of-Features模型仿照文本檢索領(lǐng)域的Bag-of-Words方法，把每幅圖像描述為一個(gè)局部區(qū)域/關(guān)鍵點(diǎn)(Patches/Key Points)特征的無序集合。使用某種聚類算法(如K-means)將局部特征進(jìn)行聚類，每個(gè)聚類中心被看作是詞典中的一個(gè)視覺詞匯(Visual Word)，相當(dāng)于文本檢索中的詞，視覺詞匯由聚類中心對(duì)應(yīng)特征形成的碼字(code word)來表示（可看當(dāng)為一種特征量化過程）。所有視覺詞匯形成一個(gè)視覺詞典(Visual Vocabulary)，對(duì)應(yīng)一個(gè)碼書(code book)，即碼字的集合，詞典中所含詞的個(gè)數(shù)反映了詞典的大小。圖像中的每個(gè)特征都將被映射到視覺詞典的某個(gè)詞上，這種映射可以通過計(jì)算特征間的距離去實(shí)現(xiàn)，然后統(tǒng)計(jì)每個(gè)視覺詞的出現(xiàn)與否或次數(shù)，圖像可描述為一個(gè)維數(shù)相同的直方圖向量，即Bag-of-Features。03Matlab實(shí)驗(yàn)demo準(zhǔn)備數(shù)據(jù)集一：文件管理器打開172.22.108.160二：瀏覽器打開進(jìn)入目錄 “Matlab實(shí)驗(yàn)” 復(fù)制或下載所需數(shù)據(jù)集Matlab實(shí)驗(yàn)Matlab實(shí)驗(yàn)Matlab實(shí)