顏色描述符提取算法在圖像檢索算法中的應(yīng)用①

摘 要：分析當(dāng)前基于內(nèi)容的檢索方法，設(shè)計了基于多種顏色描述符提取算法的檢索系統(tǒng)。將主顏色描述符、顏色結(jié)構(gòu)描述符及空間主顏色描述符相結(jié)合，用戶可根據(jù)需要，選擇合適的算法進(jìn)行多次檢索，取得更好的檢索結(jié)果。

關(guān)鍵詞：基于內(nèi)容的圖像檢索 特征提取 主顏色描述符 顏色結(jié)構(gòu)描述符 空間主顏色描述符

中圖分類號：TP312 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）03（b）-0021-01

目前，在圖像檢索過程中，主要依賴對圖像的顏色和紋理特征的提取，圖像的顏色可以很好的表征圖像的主題思想。如主顏色描述符[1-2]、顏色結(jié)構(gòu)描述符[3-4]和空間主顏色描述符[5]等。主顏色描述符是使用圖像中少數(shù)的幾個主要顏色來表征圖像的信息；顏色結(jié)構(gòu)描述符采用顏色的空間分布來表示圖像；空間主顏色描述符是采用主顏色的空間分布情況來表征圖像。該系統(tǒng)向多種方法相結(jié)合來進(jìn)行圖像檢索。

1 主顏色描述符及顏色結(jié)構(gòu)描述符

主顏色描述符采用少數(shù)幾個代表性顏色表征整幅圖像的顏色特征。其提取是將RGB顏色空間轉(zhuǎn)換成HSV顏色空間后量化成72維，求出每種顏色占整幅圖像的百分比，從72維的顏色直方圖中提取少數(shù)主顏色。

該方法即保持了高效、簡潔的特征，又可以根據(jù)圖像的顏色信息，靈活的確定主顏色。

顏色結(jié)構(gòu)描述符采用一個結(jié)構(gòu)元素掃描整幅圖像，統(tǒng)計各種顏色的空間分布信息。其提取首先要將HMMD顏色空間量化成256維，并累加得出顏色結(jié)構(gòu)直方圖。如果選用的維數(shù)小于256維，需要合并維數(shù)將256維顏色空間重量化到指定的顏色空間。

顏色結(jié)構(gòu)描述符能夠很好地獲得顏色的空間分布信息，但其顏色空間量化和重量化過程較為復(fù)雜，結(jié)構(gòu)元素掃描過程增加了提取時間。

2 空間主顏色描述符

空間主顏色描述符結(jié)合主顏色描述符和顏色結(jié)構(gòu)描述符的優(yōu)點(diǎn)，獲得主顏色的空間分布信息，計算空間主顏色描述符的相似距離。

其提取主顏色的過程與主顏色描述符的提取過程相同，最終選取百分比最大的8種顏色作為主顏色，得到主顏色的表達(dá)式

（1）

其中：N對應(yīng)整幅圖像的主顏色數(shù)目；ci表示顏色；是該顏色對應(yīng)的百分比。

圖像量化之后，對整幅圖像進(jìn)行逐行逐列掃描，同時累加顏色結(jié)構(gòu)直方圖。結(jié)束后，歸一化顏色結(jié)構(gòu)直方圖。從顏色結(jié)構(gòu)直方圖中，選取與主顏色對應(yīng)的維數(shù)，與得到的主顏色一起組成空間主顏色描述符。

最后得到的空間主顏色描述符表示為

（2）

其中：ci表示主顏色；qi表示主顏色百分比；hi表示主顏色的顏色結(jié)構(gòu)信息。

3 系統(tǒng)設(shè)計

系統(tǒng)的主要模塊以下模塊組成。

（1）查詢模塊。

該模塊為用戶提供多種查詢手段，支持用戶根據(jù)不同要求選擇不同查詢方法。用戶可以自主指定查詢圖片、檢索算法和圖像庫。

（2）圖像預(yù)處理模塊。

該模塊是在提取圖像特征之前對圖像進(jìn)行空間轉(zhuǎn)換。并實(shí)現(xiàn)圖像大小的規(guī)整，圖像分割等功能。

（3）特征提取模塊。

該模塊是按照用戶選擇的算法，提取指定的圖像庫內(nèi)圖像的特征值。算法包括主顏色描述符、顏色結(jié)構(gòu)描述符和空間主顏色描述符。

（4）圖像匹配模塊。

該模塊是對查詢圖像的特征值與數(shù)據(jù)庫的值進(jìn)行匹配以確定它們的相似性。匹配完成后，根據(jù)相似度進(jìn)行排序。

（5）顯示模塊。

該模塊是顯示匹配的結(jié)果，包括檢索到的相似圖像和每幅圖像與查詢圖像的相似度。

（6）用戶反饋模塊。

該模塊主要是用于選取檢索結(jié)果中與自己需求最為相近的圖像，加以合適的權(quán)值，進(jìn)行一次新的檢索?？裳h(huán)進(jìn)行該過程，直到找到需求的圖像。

（7）數(shù)據(jù)庫管理模塊。

數(shù)據(jù)庫管理模塊的功能是維護(hù)數(shù)據(jù)庫內(nèi)數(shù)據(jù)。

4 結(jié)語

該文分析了主顏色描述符、顏色結(jié)構(gòu)描述符及空間主顏色描述符，設(shè)計了一個多種顏色描述符相結(jié)合的基于內(nèi)容的檢索系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用了多種特征提取算法，通過動態(tài)調(diào)節(jié)權(quán)值的方式，循環(huán)多次檢索，是用戶得到需求的圖像，實(shí)驗(yàn)表明，該系統(tǒng)的檢索精確度更高。

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