抗噪力實驗(一):加入高斯雜訊

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第五章 抗噪實驗

在第三章與第四章時，我們介紹了我們所改進的特徵描述子，在此章節中，我們設計 了三種實驗來測詴特徵描述子的抗噪力。第一個實驗設計為取一圖像中的若干區塊，

比較其加入雜訊後直方圖的變化。實驗二為取一圖像中的區塊，比較該區塊受到光影 干擾後直方圖的變化。實驗三為取一圖像中的區塊，在區塊中將入雜訊，且逐漸增加 雜訊的強度，最後與未受到雜訊干擾的直方圖做比較。

5.1 抗噪力實驗(一):加入高斯雜訊

抗噪力實驗(一)的實驗設計為先隨機選取一張影像的 10 個區塊，計算那些區塊特 徵描述子的直方圖，然後對影像加上雜訊，再計算相同區塊特徵描述子的直方圖，觀 察原圖與加入雜訊後的直方圖變化，並用 Chi-Square distance 與直方圖相交(Histogram Intersection)來計算兩組直方圖之間的相似度，最後把每個區塊的相似度加總平均，即 可判斷抗噪力的強弱。

在第一個抗噪力實驗中，參與實驗的特徵描述子皆為(8,1)的設定，即參考半徑為 1 與參考點數為 8，加入雜訊的種類為高斯雜訊，雜訊強度約為 SNR 值 15，而參與實 驗的特徵描述子共有三組，分別為：

第一組：LBP、LBP 的 uniformPattern(UniformLBP)、LTP(ULTP 與 DLTP)與做分群的 降維的 ELTP(Gaussian 表示用高斯模型定義相似度、Hamming 表示用我們自行定義的 相似度(式 3.8)，數字部分代表所降至的維度)。

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第二組：LBP、UniformLBP、ULTP、DLTP 與第三種定義的 ELTP uniform

pattern(UELTP3，G 表示用高斯模型定義相似度，H 表示用我們自行定義的相似度)。

第三組：LBP、UniformLBP、ULTP、DLTP 與第四種定義的 ELTP uniform pattern

圖 5. 1 : 實驗影像一

表 5. 1 : 實驗影像一，使用 Chi-Square distance 來測量第一組直方圖相似度 LBP ULTP Gaussian64 Gaussian 128 Gaussian 256

0.451 0.853 0.238 0.312 0.368

UniformLBP DLTP Hamming64 Hamming 128 Hamming 256

0.418 0.701 0.258 0.245 0.328

表 5. 2 : 實驗影像一，使用 Chi-Square distance 來測量第二組直方圖相似度

LBP ULTP UELTP3-G58 UELTP3-G128 UELTP3-G256

0.451 0.853 0.361 0.387 0.412

UniformLBP DLTP UELTP3-H58 UELTP3-H128 UELTP3-H256

0.418 0.701 0.341 0.362 0.397

表 5. 3實驗影像一，使用 Chi-Square distance 來測量第三組直方圖相似度

LBP ULTP UELTP4-G58 UELTP4-G128 UELTP4-G256

0.451 0.853 0.378 0.4 0.426

UniformLBP DLTP UELTP4-H58 UELTP 4-H128 UELTP4-H256

0.418 0.701 0.391 0.395 0.433

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表 5. 4 : 實驗影像一，使用直方圖相交來測量第一組直方圖相似度

LBP ULTP Gaussian64 Gaussian 128 Gaussian 256

0.585 0.388 0.702 0.675 0.633

UniformLBP DLTP Hamming64 Hamming 128 Hamming 256

0.594 0.452 0.718 0.713 0.659

表 5. 5 : 實驗影像一，使用直方圖相交來測量第二組直方圖相似度

LBP ULTP UELTP3-G58 UELTP3-G128 UELTP3-G256

0.585 0.388 0.63 0.616 0.599

UniformLBP DLTP UELTP3-H58 UELTP3-H128 UELTP3-H256

0.594 0.452 0.639 0.637 0.607

表 5. 6 : 實驗影像一，使用直方圖相交來測量第三組直方圖相似度

LBP ULTP UELTP4-G58 UELTP4-G128 UELTP4-G256

0.585 0.388 0.628 0.605 0.59

UniformLBP DLTP UELTP4-H58 UELTP 4-H128 UELTP4-H256

0.594 0.452 0.612 0.609 0.588

圖 5. 2 : 實驗影像二

表 5. 7 : 實驗影像二，使用 Chi-Square distance 來測量第一組直方圖相似度 LBP ULTP Gaussian64 Gaussian 128 Gaussian 256

0.391 0.579 0.270 0.305 0.351

UniformLBP DLTP Hamming64 Hamming 128 Hamming 256

0.336 0.582 0.255 0.244 0.333

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0.391 0.579 0.319 0.362 0.366

UniformLBP DLTP UELTP3-H58 UELTP3-H128 UELTP3-H256

0.336 0.582 0.290 0.342 0.353

表 5. 9 : 實驗影像二，使用 Chi-Square distance 來測量第三組直方圖相似度 LBP ULTP UELTP4-G58 UELTP4-G128 UELTP4-G256

0.391 0.579 0.321 0.327 0.315

UniformLBP DLTP UELTP4-H58 UELTP 4-H128 UELTP4-H256

0.336 0.582 0.325 0.331 0.341

表 5. 10 : 實驗影像二，使用直方圖相交來測量第一組直方圖相似度

LBP ULTP Gaussian64 Gaussian 128 Gaussian 256 0.604 0.497 0.693 0.675 0.628 UniformLBP DLTP Hamming64 Hamming 128 Hamming 256

0.649 0.499 0.705 0.714 0.641

表 5. 11 : 實驗影像二，使用直方圖相交來測量第二組直方圖相似度

LBP ULTP UELTP3-G58 UELTP3-G128 UELTP3-G256 0.604 0.497 0.659 0.626 0.603 UniformLBP DLTP UELTP3-H58 UELTP3-H128 UELTP3-H256

0.649 0.499 0.672 0.638 0.607

表 5. 12 : 實驗影像二，使用直方圖相交來測量第三組直方圖相似度

LBP ULTP UELTP4-G58 UELTP4-G128 UELTP4-G256 0.604 0.497 0.659 0.634 0.613 UniformLBP DLTP UELTP4-H58 UELTP 4-H128 UELTP4-H256

0.649 0.499 0.651 0.634 0.602

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在抗噪力實驗(ㄧ)的實驗結果可觀察到，與 LBP 和 LTP 相比，ELTP 有較佳的抗 噪能力。在欲降至的維度選擇，降至 256 維時抗噪力並沒有特別突出，但其餘的維度 (58,128)皆有不錯的抗噪力。