[Foundation] Texture Analysis and Feature Extraction of MATLAB Images

发布时间: 2024-09-15 02:56:34 阅读量: 72 订阅数: 60
# 1. Fundamentals of MATLAB Image Texture Analysis Image texture is a crucial feature that describes the spatial distribution pattern of pixels in an image. It is widely applied in image processing, computer vision, and pattern recognition. MATLAB offers a rich set of tools for image texture analysis, enabling researchers and practitioners to efficiently extract and analyze image texture information. This section will introduce the basics of image texture analysis, including the concept of image texture, its features, and the commonly used techniques in MATLAB. Understanding these foundational concepts will lay a solid groundwork for subsequent practical image texture analysis and advanced applications. # 2. MATLAB Image Texture Analysis Techniques ### 2.1 Gray-Level Co-occurrence Matrix Method The gray-level co-occurrence matrix method is a widely used statistical approach for image texture analysis. It describes texture features by calculating the spatial relationships between pairs of pixels in an image. #### 2.1.1 Calculation of the Gray-Level Co-occurrence Matrix For a given image, the gray-level co-occurrence matrix G(i, j; d, θ) is calculated as follows: ``` G(i, j; d, θ) = #{ (x, y), (x + d * cos(θ), y + d * sin(θ)) ∈ I, I(x, y) = i, I(x + d * cos(θ), y + d * sin(θ)) = j } ``` Where: * (x, y) are the pixel coordinates in the image * d is the distance between pixel pairs * θ is the direction between pixel pairs (usually 0°, 45°, 90°, 135°) * I(x, y) is the pixel value at the coordinates (x, y) in the image #### 2.1.2 Feature Extraction from the Gray-Level Co-occurrence Matrix Various texture features can be extracted from the gray-level co-occurrence matrix, including: ***Contrast:** Measures the degree of difference in pixel values within an image ***Correlation:** Measures the correlation between adjacent pixel values in an image ***Energy:** Measures the uniformity of textures within an image ***Entropy:** Measures the complexity of textures within an image ### 2.2 Local Binary Pattern Method The local binary pattern method is a texture analysis approach based on local pixel relationships. It creates binary patterns by comparing the values of a pixel with those of its surrounding pixels. #### 2.2.1 Calculation of Local Binary Pattern For a pixel (x, y) in the image, the local binary pattern LBP(x, y) is calculated as follows: ``` LBP(x, y) = ∑_{i=0}^{7} 2^i * s(I(x_i, y_i) - I(x, y)) ``` Where: * (x_i, y_i) are the coordinates of the 8 surrounding pixels of (x, y) * I(x_i, y_i) is the pixel value at (x_i, y_i) * I(x, y) is the pixel value at (x, y) * s(x) is the sign function, defined as: ``` s(x) = { 1, if x >= 0 0, if x < 0 } ``` #### 2.2.2 Feature Extraction from Local Binary Pattern Various texture features can be extracted from the local binary pattern, including: ***Uniformity:** Measures the uniformity of textures within an image ***Contrast:** Measures the degree of difference in pixel values within an image ***Entropy:** Measures the complexity of textures within an image ### 2.3 Gabor Filtering Method The Gabor filtering method is a texture analysis approach based on Gabor filters. A Gabor filter is a directional and frequency-selective filter that can extract texture features at specific directions and frequencies in an image. #### 2.3.1 Design of Gabor Filters The expression for a Gabor filter H(x, y) is: ``` H(x, y) = exp(-(x^2 + γ^2 y^2)/2σ^2) * cos(2πfx + φ) ``` Where: * x and y are the filter coordinates * γ is the aspect ratio of the filter * σ is the standard deviation of the filter * f is the frequency of the filter * φ is the p
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