graycomatrix

イメージからグレーレベルの同時生起行列を作成

構文

glcm = graycomatrix(I)

glcm = graycomatrix(I,Name=Value)

[glcm,SI] = graycomatrix(___)

説明

glcm = graycomatrix(I) は、イメージ I からグレーレベルの同時生起行列 (GLCM) を作成します。

graycomatrix は、グレーレベル (グレースケール強度) 値 i のピクセルが値 j のピクセルに水平方向に隣接して出現する頻度を計算することにより GLCM を作成します。glcm の各要素 (i,j) は、値 i のピクセルが値 j のピクセルに水平方向に隣接して出現した回数を指定します。

glcm = graycomatrix(I,Name=Value) は、名前と値の引数の値に基づいて GLCM 計算の特性を調整します。たとえば、名前と値の引数 Offsets を使用することで、イメージに対して複数の GLCM を作成できます。

例

[glcm,SI] = graycomatrix(___) は GLCM の計算に使用されるスケーリングされたイメージ SI も返します。

例

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グレースケールイメージのグレーレベル同時生起行列の作成

ライブスクリプトを開く

グレースケールイメージをワークスペースに読み取ります。

I = imread('circuit.tif');
imshow(I)

Figure contains an axes object. The hidden axes object contains an object of type image.

グレースケールイメージのグレーレベル同時生起行列 (GLCM) を計算します。既定の設定では、graycomatrix はピクセルの水平方向の近接度 ([0 1]) に基づいて GLCM を計算します。これは同じ行での対象となるピクセルの隣のピクセルです。この例では異なるオフセット (同じ列で 2 行離れている) を指定しています。

glcm = graycomatrix(I,'Offset',[2 0])

glcm = 8×8

       14205        2107         126           0           0           0           0           0
        2242       14052        3555         400           0           0           0           0
         191        3579        7341        1505          37           0           0           0
           0         683        1446        7184        1368           0           0           0
           0           7         116        1502       10256        1124           0           0
           0           0           0           2        1153        1435           0           0
           0           0           0           0           0           0           0           0
           0           0           0           0           0           0           0           0

グレーレベルの同時生起行列を作成し、スケーリングされたイメージを返す

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3 行 6 列のシンプルなサンプル配列を作成します。

I = [ 1 1 5 6 8 8; 2 3 5 7 0 2; 0 2 3 5 6 7]

I = 3×6

     1     1     5     6     8     8
     2     3     5     7     0     2
     0     2     3     5     6     7

グレーレベル同時生起行列 (GLCM) を計算して、計算に使用したスケーリングされたイメージを返します。この例では、GrayLimits パラメーターに空の大かっこを指定することによって、入力イメージの最小と最大のグレースケール値を範囲として使用しています。

[glcm,SI] = graycomatrix(I,'NumLevels',9,'GrayLimits',[])

glcm = 9×9

     0     0     2     0     0     0     0     0     0
     0     1     0     0     0     1     0     0     0
     0     0     0     2     0     0     0     0     0
     0     0     0     0     0     2     0     0     0
     0     0     0     0     0     0     0     0     0
     0     0     0     0     0     0     2     1     0
     0     0     0     0     0     0     0     1     1
     1     0     0     0     0     0     0     0     0
     0     0     0     0     0     0     0     0     1

SI = 3×6

     2     2     6     7     9     9
     3     4     6     8     1     3
     1     3     4     6     7     8

4 つの異なるオフセットを使用した GLCM の計算

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グレースケールイメージをワークスペースに読み取ります。

I = imread('cell.tif');
imshow(I)

Figure contains an axes object. The hidden axes object contains an object of type image.

4 つのオフセットを定義します。

offsets = [0 1; -1 1;-1 0;-1 -1];

GLCM を計算すると共にスケーリングされたイメージも返します。スケーリングされたイメージを表示します。[0, 1] の範囲に収まるようにデータ値のスケーリングを再実行します。

[glcms,SI] = graycomatrix(I,'Offset',offsets);
imshow(rescale(SI))

Figure contains an axes object. The hidden axes object contains an object of type image.

4 つの GLCM の配列が返されています。

whos

  Name           Size              Bytes  Class     Attributes

  I            159x191             30369  uint8               
  SI           159x191            242952  double              
  glcms          8x8x4              2048  double              
  offsets        4x2                  64  double

グレースケールイメージの対称 GLCM の計算

ライブスクリプトを開く

グレースケールイメージをワークスペースに読み取ります。

I = imread('circuit.tif');
imshow(I)

Figure contains an axes object. The hidden axes object contains an object of type image.

Symmetric オプションで GLCM を計算すると共にスケーリングされたイメージも返します。Symmetric が true に設定された場合に作成される GLCM は対角線に対して対称で、Haralick (1973) によって記述された GLCM と等価です。

[glcm,SI] = graycomatrix(I,'Offset',[2 0],'Symmetric',true);
glcm

glcm = 8×8

       28410        4349         317           0           0           0           0           0
        4349       28104        7134        1083           7           0           0           0
         317        7134       14682        2951         153           0           0           0
           0        1083        2951       14368        2870           2           0           0
           0           7         153        2870       20512        2277           0           0
           0           0           0           2        2277        2870           0           0
           0           0           0           0           0           0           0           0
           0           0           0           0           0           0           0           0

スケーリングされたイメージを表示します。[0, 1] の範囲に収まるようにデータ値のスケーリングを再実行します。

imshow(rescale(SI))

Figure contains an axes object. The hidden axes object contains an object of type image.

入力引数

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`I` — グレースケールイメージ
2 次元数値行列 | 2 次元 logical 行列

入力イメージ。2 次元数値行列または 2 次元 logical 行列として指定します。

名前と値の引数

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オプションの引数のペアを Name1=Value1,...,NameN=ValueN として指定します。ここで、Name は引数名で、Value は対応する値です。名前と値の引数は他の引数の後に指定しなければなりませんが、ペアの順序は重要ではありません。

例: glcm = graycomatrix(I,Offset=[2 0]) は、行のオフセットとして 2、列のオフセットとして 0 を指定します。

R2021a より前では、コンマを使用して名前と値をそれぞれ区切り、Name を引用符で囲みます。

例: glcm = graycomatrix(I,"Offset",[2 0]) は、行のオフセットとして 2、列のオフセットとして 0 を指定します。

`GrayLimits` — 入力イメージをグレーレベルにスケーリングするために使用する範囲
2 要素ベクトル | `[]`

入力イメージをグレーレベルにスケーリングするために使用する範囲。[low high] 形式の 2 要素ベクトルとして指定します。範囲 [low high] が NumLevels 個の等幅のビンに分割され、ビン内のグレースケール値が単一のグレーレベルにマッピングされます。low 以下のグレースケール値は 1 にマッピングされます。high 以上のグレースケール値は NumLevels にマッピングされます。

GrayLimits が [] に設定された場合、graycomatrix は I の最小グレースケール値および最大グレースケール値を範囲 [min(I(:)) max(I(:))] として使用します。たとえば、データ型 double の場合は [0, 1]、データ型 int16 の場合は [-32768, 32767] です。

`NumLevels` — グレーレベルの数
正の整数

グレーレベルの数。正の整数として指定します。たとえば、NumLevels が 8 の場合、graycomatrix は I の値をスケーリングして 1 から 8 の整数値にします。GLCM のサイズはグレーレベルの数によって決まります。グレーレベルの数の既定値は、数値イメージの場合は 8 で、論理イメージの場合は 2 です。

`Offset` — 対象となるピクセルとその近傍との間のオフセット
`[0 1]` (既定値) | p 行 2 列の整数の行列

対象となるピクセルとその近傍との間のオフセット。p 行 2 列の整数の行列として指定します。行列内の各行は 2 要素ベクトル [row_offset col_offset] であり、1 組のピクセルの空間的関係を指定します。row_offset は対象となるピクセルとその近傍との間の行数です。col_offset は対象となるピクセルとその近傍との間の列数です。

このオフセットは角度で表されることが多いため、以下の表にピクセル距離 D が与えられたときの一般的な角度を指定するオフセット値を示します。

角度	オフセット
0	`[0 D]`
45	`[-D D]`
90	`[-D 0]`
135	`[-D -D]`

次の図は、対象となるピクセルからの距離が 1 である 4 つのオフセットを示しています。これらのオフセットは、行列 [0 1; -1 1; -1 0; -1 -1] を使用して指定します。

`Symmetric` — 値の順序を考慮
`false` (既定値) | `true`

値の順序を考慮。true または false として指定します。たとえば、Symmetric が true に設定された場合、graycomatrix は値 1 が値 2 に隣接する回数を計算するときに、「1、2」の組と「2、1」の組を両方カウントします。Symmetric が false に設定された場合、Offset の値に応じて graycomatrix は "1、 2" の組と "2、1" の組のどちらか一方だけをカウントします。

データ型: logical

出力引数

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`glcm` — グレーレベルの同時生起行列
数値配列

グレーレベルの同時生起行列。NumLevels×NumLevels×p の配列として返されます。ここで、p は Offset のオフセット数です。

データ型: double

`SI` — GLCM 計算で使用するスケーリングされたイメージ
数値行列

GLCM 計算で使用するスケーリングされたイメージ。入力イメージと同じサイズの数値行列として返されます。SI の値は 1 ～ NumLevels になります。

データ型: double

アルゴリズム

graycomatrix はスケーリングされたイメージから GLCM を計算します。既定では、I がバイナリイメージの場合、graycomatrix はイメージを 2 段階のグレーレベルにスケーリングします。I がグレースケールイメージの場合、graycomatrix はイメージを 8 段階のグレーレベルにスケーリングします。graycomatrix でイメージのスケーリングに使用するグレーレベルの段階数を指定するには、名前と値の引数 NumLevels を使用します。名前と値の引数 GrayLimits を使用して、graycomatrix が値をスケーリングする方法を調整できます。

次の図は、graycomatrix が既定のオフセット [0 1] を使用して GLCM の最初の 3 つの値を計算する方法を示しています。GLCM の要素 (1, 1) には値 1 が格納されます。これは、入力イメージ内で水平方向に隣接する 2 つのピクセルの値がそれぞれ 1 と 1 であるインスタンスが 1 つしかないためです。GLCM の要素 (1, 2) には、値 2 が格納されます。これは、水平方向に隣接する 2 つのピクセルの値が 1 と 2 であるインスタンスが 2 つあるためです。GLCM の要素 (1, 3) の値は 0 です。これは水平方向に隣接する 2 つのピクセルの値が 1 と 3 であるインスタンスが存在しないためです。graycomatrix は入力イメージの処理を続け、他のピクセルペア (i, j) のイメージのスキャンを続けて GLCM の対応する要素にその数を記録していきます。

ピクセルの組を構成するいずれかのピクセルに NaN が格納されている場合、graycomatrix はそのピクセルの組を無視します。また、正の Infs を値 NumLevels に置き換え、負の Infs を値 1 に置き換えます。graycomatrix は対応する近傍ピクセルがイメージ境界の外側にある場合、境界のピクセルを無視します。

Symmetric が true に設定された場合に作成される GLCM は対角線に対して対称で、Haralick (1973) によって記述された GLCM と等価です。Symmetric が true に設定された以下の構文で生成される GLCM について考えてみます。

graycomatrix(I,Offset=[0 1],Symmetric=true)

この GLCM は以下のステートメントによって生成される 2 つの GLCM の和と等価です。ここで、Symmetric は false に設定されています。

graycomatrix(I,Offset=[0 1],Symmetric=false) 
graycomatrix(I,Offset=[0 -1],Symmetric=false)

参照

[1] Haralick, R. M., K. Shanmugan, and I. Dinstein, "Textural Features for Image Classification", IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, Vol. SMC-3, 1973, pp. 610-621.

[2] Haralick, R. M., and L. G. Shapiro. Computer and Robot Vision: Vol. 1, Addison-Wesley, 1992, p. 459.

バージョン履歴

R2006a より前に導入

参考

graycoprops

graycomatrix

構文

説明

例

グレースケール イメージのグレー レベル同時生起行列の作成

グレー レベルの同時生起行列を作成し、スケーリングされたイメージを返す

4 つの異なるオフセットを使用した GLCM の計算

グレースケール イメージの対称 GLCM の計算

入力引数

I — グレースケール イメージ 2 次元数値行列 | 2 次元 logical 行列

名前と値の引数

GrayLimits — 入力イメージをグレー レベルにスケーリングするために使用する範囲 2 要素ベクトル | []

NumLevels — グレー レベルの数 正の整数

Offset — 対象となるピクセルとその近傍との間のオフセット [0 1] (既定値) | p 行 2 列の整数の行列

Symmetric — 値の順序を考慮 false (既定値) | true

出力引数

glcm — グレー レベルの同時生起行列 数値配列

SI — GLCM 計算で使用するスケーリングされたイメージ 数値行列

アルゴリズム

参照

バージョン履歴

参考

トピック

グレースケールイメージのグレーレベル同時生起行列の作成

グレーレベルの同時生起行列を作成し、スケーリングされたイメージを返す

グレースケールイメージの対称 GLCM の計算

`I` — グレースケールイメージ
2 次元数値行列 | 2 次元 logical 行列

`GrayLimits` — 入力イメージをグレーレベルにスケーリングするために使用する範囲
2 要素ベクトル | `[]`

`NumLevels` — グレーレベルの数
正の整数

`Offset` — 対象となるピクセルとその近傍との間のオフセット
`[0 1]` (既定値) | p 行 2 列の整数の行列

`Symmetric` — 値の順序を考慮
`false` (既定値) | `true`

`glcm` — グレーレベルの同時生起行列
数値配列

`SI` — GLCM 計算で使用するスケーリングされたイメージ
数値行列