第四章 材質影像分類實驗
4.3 抗噪力實驗
4.3.4 辨識錯誤原因探討
CS-LBP 以外，其餘描述子皆維持八成以上的辨識率；第二次加入雜訊強度 20dB 的高斯雜訊，剩下 ELTP 有八成以上的辨識率，兩次實驗的辨識率結果如圖 4.18 所示。
91.25 91.25
88.33
‧
81.67 80.42
67.92 80.42
75.42 75
60.83
ELTP-128 LBP-59 CS-ELTP-28 CS-LBP-16
Accuracy(%)
20dB 40dB
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在與 240 張訓練樣本分別計算 Chi square distance 之後，得到距離最小的是 一張並不屬於同類別的影像(圖 4.20)。
圖 4.20 辨識錯誤結果
比較圖 4.19 及圖 4.20 兩張影像，可以看出是非常相似材質表面影像，即便 人類來做辨識也很難斷定是否來自於同樣的材質表面。在訓練樣本中，真正與測 試影像同類別的影像如圖 4.21 所示。
圖 4.21 與測試影像同類別的 10 張影像
因此，這類型的辨識錯誤結果是可以從外觀上理解的，雖然實際上分屬不同 類別的材質，但材質之間的性質相似度極高，容易造成混淆。圖 4.22 顯示的是 圖 4.19 的測試影像與 240 張訓練樣本之間的 Chi square distance。
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圖 4.22 測試影像與 240 張訓練樣本之間的 Chi square distance
圖 4.22 的直方圖中，水平軸為訓練樣本的編號，其中編號 191 到 200 是跟 測試影像同類別的 10 張影像(即圖 4.21)，辨識錯誤結果為編號 183 的影像(圖 4.20)。
從圖中可以觀察到，編號 181 到 190 這個類別的 Chi square distance 皆與測試影 像非常接近，其中編號 183 這張影像算出的距離最小，因而造成辨識錯誤的情 況。
接著討論的這組辨識錯誤結果案例，無法從外觀上找出相似之處，以人類的 角度作判斷，應該可以分辨出並不屬於同類別的材質表面，圖 4.23 為測試影像。
圖 4.23 測試影像
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
1 10 19 28 37 46 55 64 73 82 91 100 109 118 127 136 145 154 163 172 181 190 199 208 217 226 235
Chi square distance
Training image number
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在與 240 張訓練樣本分別計算 Chi square distance 之後，得到距離最小的是 一張並不屬於同類別的影像(圖 4.24)。
圖 4.24 辨識錯誤結果
比較圖 4.23 及圖 4.24 兩張影像，可以發現兩種材質表面的紋理分佈並不相 同，但辨識結果卻認為它們屬於同一個類別。在訓練樣本中，真正與測試影像同 類別的影像如圖 4.25 所示。
圖 4.25 與測試影像同類別的 10 張影像
這類型的錯誤並無法從外觀直接理解發生錯誤的原因，圖 4.26 為測試影像 與 240 張訓練樣本的 Chi square distance。
‧
distance 卻最接近，因此將這兩張影像的特徵直方圖列出做比較，觀察錯誤發生 的原因(圖 4.27)。Chi square distance
Training image number
0
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在本章節的最後，我們重新檢視某些辨識率較低的情況，由於目前辨識的條 件是很嚴苛的，在比對 Chi square distance 時只取最小的為正確結果，因此某些 辨識錯誤的情況可能與正解僅僅些微的差距，我們嘗試將辨識的條件放寬為取 Chi square distance 的前三名，並觀察辨識率的變化情形。
首先針對 4.3.2 節的抗噪力實驗辨識結果，找出各描述子的辨識錯誤結果中，
正確結果排在三名內的比例，結果如表 4.1 所示。
ELTP-128 LBP-59 CS-ELTP-28 CS-LBP-16
42.86% 48.21% 33.87% 31.87%
表 4.1 辨識錯誤結果中正確結果在前三名的比例
從表 4.1 發現，在辨識錯誤的結果中，正確結果在前三名的比例大約 30%~50%之間，僅有一半的比例，與預期的應該要有更高的比例有落差，再去 詳細觀察這些錯誤辨識結果，發現正確結果在前三名比例不高的原因在於，本研 究在實驗時，將同類別的 20 張影像拆為 10 張測試影像，另外 10 張為訓練樣本，
所以當某一張測試影像被誤認為是另一類別時，通常與誤認類別的 10 張訓練樣 本的 Chi square distance 皆很接近，它們經常出現在辨識結果的前三名，因此雖 然與訓練樣本同類別的 10 張測試影像的 Chi square distance 也很接近，但常常僅 以些微的差距而排不進前三名，因而導致正確結果不容易出現在三名內的情形。
若以正確結果在前三名做為辨識正確條件，4.3.2 節的辨識率變化情形如圖 4.29 所示。
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圖 4.29 取前三 Chi square distance 辨識率變化
80.42
75.42 75
60.83
88.33 87.92
82.92
73.33
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
ELTP-128 LBP-59 CS-ELTP-28 CS-LBP-16
Accuracy(%)
取唯一最小Hamming distance 取前三Hamming distance
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