王興國(guó)

摘要：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，圖像數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)展規(guī)模越來越大，把所需要的圖像從大量的圖像數(shù)據(jù)庫(kù)中快速的檢索出來是一個(gè)機(jī)具挑戰(zhàn)性的研究課題，具有很大的研究意義。在許多領(lǐng)域中，如何從圖像數(shù)據(jù)庫(kù)中把圖像檢索出來是一個(gè)非?；钴S的問題，基于內(nèi)容的圖像檢索算法技術(shù)研究能夠很好地解決這一問題。

該文圍繞基于內(nèi)容的圖像檢索技術(shù)展開研究，對(duì)國(guó)內(nèi)外基于內(nèi)容的圖像檢索算法技術(shù)進(jìn)行對(duì)比，概括了基于內(nèi)容的圖像檢索算法技術(shù)的特點(diǎn)，在基于內(nèi)容的圖像檢索算法技術(shù)中采用的相關(guān)核心技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。

關(guān)鍵詞：圖像檢索；圖像特征提??；RGB

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）01-0206-02

1 概述

視頻信息處理的基礎(chǔ)是圖像信息處理技術(shù)，我們生活在一個(gè)科學(xué)的信息時(shí)代，平時(shí)我們從外界接觸到的信息主要都來至圖像、文本、視頻等，自然世界本來面貌的反應(yīng)來至圖像和視頻，圖像和視頻是最貼近大自然的，圖像信息在我們的信息處理領(lǐng)域中占有很重要的地位。

人們?cè)谟?jì)算機(jī)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展中接觸到大量的信息，人們之所以可以獲得大量的多媒體信息主要依靠互聯(lián)網(wǎng)，互聯(lián)網(wǎng)具有動(dòng)態(tài)發(fā)展和快速增長(zhǎng)的特點(diǎn)。信息量的暴增，信息量的不斷增加導(dǎo)致信息大爆炸，我們?cè)趺礃訉?duì)信息快速而準(zhǔn)確的查找，怎么更好地對(duì)大量的信息進(jìn)行管理是一個(gè)關(guān)鍵性問題。視覺信息是人們獲取信息的主要方式，視覺信息可以對(duì)人們周邊的事物還原本來的面貌，給人自然貼切的感覺，人們對(duì)內(nèi)容豐富、表達(dá)直接的多媒體圖像信息很關(guān)注，我們每天的天氣預(yù)報(bào)需要衛(wèi)星云圖，網(wǎng)上購(gòu)物時(shí)候商品主要都是以圖片的形式展現(xiàn)給消費(fèi)者。面對(duì)人們對(duì)圖片信息的需求，快速準(zhǔn)確的檢索出來我們需要的圖片信息是急需解決的問題，圖像信息比文本信息表達(dá)給我們的要更詳細(xì)，更容易接受。

基于內(nèi)容的圖像檢索技術(shù)是一個(gè)功能強(qiáng)大的技術(shù)，數(shù)字圖書館改變的傳統(tǒng)圖書館的模式，數(shù)字圖書館用數(shù)字形式把多媒體和圖像都表現(xiàn)出來，把信息收集和整理到一起，我們可以在網(wǎng)絡(luò)的平臺(tái)上運(yùn)用基于內(nèi)容的圖像檢索算法技術(shù)對(duì)圖書信息進(jìn)行檢索，基于內(nèi)容的圖像檢索算法技術(shù)成為數(shù)字圖書館應(yīng)用的重要技術(shù)。在醫(yī)療上，各大醫(yī)院在醫(yī)療診斷上也應(yīng)用基于內(nèi)容的圖像檢索算法技術(shù)，磁共振圖像、CT圖等圖像，醫(yī)生可以應(yīng)用基于內(nèi)容的圖像檢索算法技術(shù)對(duì)這些圖像進(jìn)行分析研究，幫助醫(yī)生更好的工作。在互聯(lián)網(wǎng)的電子商務(wù)時(shí)代，網(wǎng)上購(gòu)物很大的替代了實(shí)體店，網(wǎng)上商品的展示主要是圖片信息，用戶要想找到符合自己需求的商品，也是要有基于內(nèi)容的圖像檢索算法技術(shù)的支持。知識(shí)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展知識(shí)產(chǎn)權(quán)被重視，對(duì)注冊(cè)的商標(biāo)的圖片信息，要在圖片信息庫(kù)中進(jìn)行檢索，對(duì)比是否有重復(fù)的圖片，確定商標(biāo)是否可以被注冊(cè)，這也是要有圖像檢索技術(shù)的支持。警察在對(duì)案件進(jìn)行偵破的時(shí)候要有指紋的采集，這也是圖像檢索技術(shù)。服裝設(shè)計(jì)、新聞廣告需要的圖片比較多，這就需要圖像檢索技術(shù)搜索出符合自己需求的圖片信息。圖像檢索技術(shù)應(yīng)用在社會(huì)的很多領(lǐng)域，軍事、工業(yè)、教育等。

2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析

國(guó)外基于內(nèi)容的圖像檢索算法研究技術(shù)主要是基于圖像視頻媒體，對(duì)查詢接口和檢索內(nèi)容的管理，IBM早期應(yīng)用基于內(nèi)容的圖像檢索算法研究技術(shù)系統(tǒng)，支持WEB檢索和圖像數(shù)據(jù)庫(kù)檢索，根據(jù)顏色紋理特征對(duì)照片圖像進(jìn)行檢索，系統(tǒng)查詢和特征查詢的界面直接面向用戶，便于用戶使用，隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展IBM現(xiàn)在基于內(nèi)容的圖像檢索算法研究技術(shù)應(yīng)用到了商業(yè)醫(yī)學(xué)等圖像檢索領(lǐng)域，比較有名的是基于互聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程博物館漫游計(jì)劃。哥倫比亞大學(xué)的比較常用的基于網(wǎng)頁界面的圖像搜索引擎，采用圖像色塊的不同的特點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比匹配的多種查詢方法，在互聯(lián)網(wǎng)上建立一個(gè)用戶查詢，采用可視化對(duì)象的方式，并對(duì)圖像的特征進(jìn)行提取，為用戶提供檢索的接口。加利福尼亞大學(xué)早期采用對(duì)圖像進(jìn)行分割然后查找出相似的圖像，特征表述法可以快速幫助用戶對(duì)圖像進(jìn)行查詢匹配。加州大學(xué)基于內(nèi)容的圖像檢索算法研究技術(shù)系統(tǒng)是先把數(shù)據(jù)庫(kù)樣例圖像進(jìn)行分割，然后根據(jù)用戶圖像的需要對(duì)分割的圖像的顏色形狀等特點(diǎn)進(jìn)行檢索查詢。

國(guó)內(nèi)一些科研研究機(jī)構(gòu)也開始對(duì)基于內(nèi)容的圖像檢索算法研究技術(shù)方面內(nèi)容進(jìn)行研究，國(guó)內(nèi)研究還是處于對(duì)圖像顏色的查詢，對(duì)于比較成熟的圖像形狀紋理技術(shù)的查詢還需要研究，國(guó)防科技大學(xué)對(duì)圖像數(shù)據(jù)庫(kù)的體系結(jié)構(gòu)，面向用戶接口界面等技術(shù)有一定的研究基礎(chǔ)，對(duì)理論比較重視。清華大學(xué)圖像檢索技術(shù)應(yīng)用在對(duì)文物壁畫的較多，對(duì)文物的年代的判斷是基于壁畫的主色進(jìn)行判斷，也開發(fā)了一個(gè)比較完整的基于內(nèi)容的圖像系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)對(duì)圖像研究采用的檢索技術(shù)是顏色紋理分布關(guān)鍵詞來進(jìn)行表述的。浙江大學(xué)對(duì)圖像檢索技術(shù)的研究是在1995年，對(duì)圖像檢索系統(tǒng)的研究主要是特點(diǎn)顏色形狀的圖像，圖像檢索系統(tǒng)查詢主要是對(duì)關(guān)鍵字、顏色紋理布局、全局顏色紋理，擁有自己開發(fā)的圖像檢索系統(tǒng)，并應(yīng)用于科研工作。

3 圖像處理技術(shù)研究的特點(diǎn)

早期的圖像處理技術(shù)是人工標(biāo)注的圖像檢索，這種技術(shù)主要是對(duì)圖像進(jìn)行人工分析，對(duì)圖像特征進(jìn)行文字標(biāo)注，建立文本文獻(xiàn)索引數(shù)據(jù)庫(kù)。在對(duì)圖像數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索時(shí)候主要是得到圖像編號(hào)，轉(zhuǎn)變成文字檢索。隨著計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展，人們采用人工標(biāo)注的圖像檢索技術(shù)已經(jīng)不能滿足對(duì)圖像檢索的需求，基于內(nèi)容的圖像檢索算法技術(shù)是計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，分析和識(shí)別物理圖像，用計(jì)算機(jī)來模擬人對(duì)圖像的觀察，把觀察到的物理圖像的特征進(jìn)行標(biāo)識(shí)然后組織管理，人們對(duì)圖像的檢索依據(jù)特征的標(biāo)識(shí)在數(shù)據(jù)庫(kù)圖片信息中找到匹配的信息，從而在大量的數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索出需要的圖片信息。

1）基于內(nèi)容的圖像檢索算法研究?jī)?nèi)容特點(diǎn)：基于內(nèi)容的圖像檢索算法研究最初椒圖像胡匹配，對(duì)圖像內(nèi)容和相同處采用全局方式去描述，簡(jiǎn)單、單一的圖像采用這種方式；采用用戶自己用計(jì)算機(jī)檢索圖像的方法，這種方法我們叫做圖像檢索反饋技術(shù)，用戶在用計(jì)算機(jī)對(duì)自己需要的圖像進(jìn)行檢索時(shí)，把圖像按自己的需求分成需要的和不需要的，然后反饋給系統(tǒng)，這樣系統(tǒng)會(huì)對(duì)用戶檢索的圖像進(jìn)行標(biāo)識(shí)，這樣通過反饋的標(biāo)識(shí)進(jìn)而返回用戶滿意的檢索圖像，對(duì)查詢圖像的特征進(jìn)行查詢直到用戶滿意為止，這種方式采用循環(huán)查找匹配；對(duì)圖像檢索采用區(qū)域的方法，對(duì)圖像物體的提取之前先把圖像用技術(shù)進(jìn)行分割，把每個(gè)圖像的自己的特征整合到一起編程圖像的整體的特征，對(duì)圖像的檢索采用圖像相識(shí)度進(jìn)行對(duì)比。

2）基于內(nèi)容的圖像檢索算法研究技術(shù)特點(diǎn)，基于內(nèi)容的圖像檢索算法研究技術(shù)與傳統(tǒng)的通過關(guān)鍵字進(jìn)行檢索技術(shù)不同，基于內(nèi)容的圖像檢索算法研究技術(shù)是通過在數(shù)據(jù)庫(kù)中的圖像信息的特征進(jìn)行檢索，滿足用戶查詢的要求，采用相識(shí)度的檢索技術(shù)從大量的數(shù)據(jù)庫(kù)中查找出和用戶檢索內(nèi)容相似特征的圖像，然后把檢索出來相識(shí)特征的圖像進(jìn)行整理排列，用戶在自己篩選最后檢索出自己需求的圖像信息，在數(shù)據(jù)庫(kù)多媒體龐大的信息量時(shí)代，對(duì)圖像特征進(jìn)行匹配是一個(gè)很大的計(jì)算，需要快速的檢索速度，基于內(nèi)容的圖像檢索算法研究技術(shù)采用查詢圖像的界面面向用戶。

4 基于內(nèi)容圖像檢索技術(shù)

本文涉及的圖像檢索技術(shù)包括顏色模型技術(shù)，圖像特征提取、圖像紋理特征提取、圖像形狀特征提取、圖像的相似度技術(shù)。

顏色模型技術(shù)，顏色模型是顏色空間的表現(xiàn)方式，基于視覺的視覺模型和基于物體的顏色模型是顏色空間的兩個(gè)結(jié)構(gòu)方式，我們對(duì)顏色認(rèn)知上的RGB就是基于物體的顏色模型，視覺模型主要是研究圖像相識(shí)度的。RGB顏色模型有R、G、B、三個(gè)坐標(biāo)軸，顏色的分布和變化是根據(jù)坐標(biāo)點(diǎn)在三個(gè)坐標(biāo)軸的具體位置定的，圖像的色彩可以用RGB三色的坐標(biāo)軸來建立，RGB是顏色空間的顯示。

圖像特征提取，基于內(nèi)容的圖像檢索技術(shù)的基礎(chǔ)就是圖像的特征提取，文本特征和可視化特征是圖像提取的兩種方式，圖像特征提取包括圖像的共同特征提取比如顏色紋理，和具體的應(yīng)用在假設(shè)的基礎(chǔ)上對(duì)圖像內(nèi)容比如人體特征提取兩種，圖像特征提取包括好多的專業(yè)性知識(shí)。顏色特征是圖像檢索中的關(guān)鍵因素，圖像的物體和場(chǎng)景特征主要在顏色上體現(xiàn)出來，顏色圖像特征是人們的視覺特征，藍(lán)色體現(xiàn)大海的顏色特征，綠色體現(xiàn)草原的顏色特征，主要技術(shù)包括顏色矩、顏色直方圖、顏色相關(guān)圖等。

圖像紋理特征提取，體現(xiàn)圖像相同質(zhì)地表面共有的內(nèi)在的視覺特征，物體表面的組織信息和物理與周圍環(huán)境的關(guān)系都通過視覺特征表現(xiàn)出來，人們可以采用局域內(nèi)容的圖像檢索技術(shù)采用紋理特征把相同紋理特征的物理圖像從數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索出來，基于內(nèi)容的圖像檢索技術(shù)主要采用的紋理特征技術(shù)包括小波變換技術(shù)和灰度矩陣技術(shù)等。

圖像形狀特征提取，圖像形狀特征和圖像顏色、紋理特征不同，圖像形狀特征是基于圖像物理本身劃分的各個(gè)區(qū)域，是計(jì)算機(jī)視覺模式研究的基礎(chǔ)，被應(yīng)用到特殊的研究中，在物體形狀的翻轉(zhuǎn)拉伸等變化不影響圖像形狀特征，在計(jì)算形狀的相識(shí)度上提出了高的要求。輪廓特征體現(xiàn)在物理的邊界表面，區(qū)域特征體現(xiàn)在圖像物理的整個(gè)形狀，輪廓特征和區(qū)域特征可以很好地把圖像特征表示出來，圖像形狀特征提取技術(shù)采用幾何變換和傅里葉變換兩種計(jì)算方法。

圖像的相似度技術(shù)，傳統(tǒng)的文本檢索是基于文本的匹配，計(jì)算機(jī)對(duì)圖像查詢和數(shù)據(jù)庫(kù)中圖像的相似度是基于內(nèi)容的圖像檢索技術(shù)完成對(duì)圖像進(jìn)行檢索的主要方法，基于內(nèi)容的圖像檢索技術(shù)關(guān)鍵是圖像的匹配，圖像的相似度計(jì)算包括特征向量的歸一化、距離函數(shù)的相似性技術(shù)等。

5 總結(jié)

基于內(nèi)容的圖像檢索算法技術(shù)在多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)圖像進(jìn)行檢索，采用對(duì)圖像內(nèi)容進(jìn)行分析歸納特征，根據(jù)分析出的特征在數(shù)據(jù)庫(kù)大量的圖像庫(kù)中對(duì)特征進(jìn)行匹配，找到相似的特征的圖像并檢索出來供用戶選擇，基于內(nèi)容的圖像檢索技術(shù)的關(guān)鍵性是圖像特征的提取，本文主要對(duì)圖像特征的提取技術(shù)展開研究，本文技術(shù)創(chuàng)新在于基于平面顏色理論的RGB圖像檢索算法，使用RGB顏色空間，提出顏色的空間分布特征?；趦?nèi)容的圖像檢索算法技術(shù)最終要實(shí)現(xiàn)的是把用戶需要的檢索結(jié)果返回給用戶，是計(jì)算機(jī)圖像檢索技術(shù)的一個(gè)新的技術(shù)，在圖像檢索應(yīng)用上有很大的應(yīng)用空間。

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