基於LBP演算法之红外线光谱影像辨识率研究-kuas.edu.tw.PDF

工程科技與教育學刊 第九卷 第二期 民國一○一年六月 第 147～158 頁 基於 LBP 演算法之紅外線光譜影像辨識率研究 楊正宏、吳振麒、李豐昇、連國弘 國立高雄應用科技大學 電子工程學系 E-mail : chyang@.tw 摘 要 在化學與材料學系的紅外線光譜（Infrared Spectrometry ）研究中，實驗結果將透過實驗設備產出紅外 線光譜圖形，實驗人員透過比對 Spectral Database for Organic Compounds （SDOC ）網站上提供之紅外線光 譜圖形，找到相近圖形而判斷實驗採用之化學材料，這樣的方式經常耗費許多人力搜索時間。本文提出一 套採用區域二元圖（Local Binary Pattern ）的紋理（texture ）特徵頡取方式，實作紅外線光譜圖形相似度辨 識之研究系統。首先將 SDOC 網站上取得之紅外線光譜圖形進行切割後並建立其二元特徵直方圖（LBP histogram ）資料庫，再將研究人員實驗之紅外線光譜圖形採用雙線性內插法（bi-linear interpolation ）縮小 圖形影像並進行特徵值演算，最後採用相關係數（Correlation ）統計法計算，藉由此統計結果之排序以協助 研究人員更快速查詢實驗圖形代表之化學式。 關鍵字：圖形辨識、特徵擷取、區域二元圖、雙線性內插法 1. 前 言 1.1 研究背景 在化學與材料學系的紅外線光譜研究領域中，必需採用各種不同材料、比率組合進行各類實驗，經由 設備分析後產出之圖形，再自行以人力方式到 SDOC 圖形資料庫上尋找對應之化學應用式。這樣的處理方 式對於經常進行實驗之化學與材料學系研究人員而言，除了耗費許多自行比對圖形的時間，也容易因為個 人的判斷偏差造成尋找結果的準確性。為減少人為判斷誤差之可能性，藉由電腦快速運算與資料查詢之準 確性，本研究運用圖形辨識（Pattern Recognition ）之特徵運算特性進行相似度演算並排序，以減少人工查 詢圖形之時間並提升比對結果之正確性。 1.2 研究動機 近年來圖形辨識（Pattern Recognition ）廣泛應用於影像處理（Image Processing ），由於科技的進步和電 腦運算速度的增加，資訊結合自動化領域的應用不斷的被提出，如應用在人臉辨識之身份驗證、車牌辨識 之門禁管制……等。 本文藉由建立紅外線光譜圖形特徵資料庫，針對化工學系研究設備產出之圖形進行特徵相似度計算， 讓以往由研究人員自行至 SDOC 圖形資料庫尋找化學應用式之過程可藉由圖形辨識處理，進行相似度計 算，依此排序處理提供學員比對圖形之順序，以減少人力時間之花費，並避免人為因素偏差造成之錯誤發 生率。 ©2007 National Kaohsiung University of Applied Sciences, ISSN 1813-3851 148 楊正宏、吳振麒、李豐昇、連國弘 1.3 系統流程圖 2. 文獻探討 2.1 紋理特徵 本文的目的在於提供一種紅外線光譜圖形辨識的方法，目前化學實驗系之處理方法是以人力視別紅外 線光譜圖形之曲線分佈後，再至 Spectral Database for Organic Compounds （SDOC ）資料庫尋找近似之圖形， 以此確認研究採用之化學運算式。在人眼辨識下，將會考量特定波數內之曲線強度、波峰數，如 SDOC 網 站上編號 1511(圖 1)與編號 1618 之(圖 2)紅外線圖形差異處如線框選取處。 圖 1 SDOC 編號 1511 之圖形 基於 LBP 演算法之紅外線光譜影像辨識率研究