基于內容的圖像檢索算法技術研究

王興國

摘要：隨著計算機技術和互聯(lián)網技術的發(fā)展，圖像數據庫發(fā)展規(guī)模越來越大，把所需要的圖像從大量的圖像數據庫中快速的檢索出來是一個機具挑戰(zhàn)性的研究課題，具有很大的研究意義。在許多領域中，如何從圖像數據庫中把圖像檢索出來是一個非?；钴S的問題，基于內容的圖像檢索算法技術研究能夠很好地解決這一問題。

該文圍繞基于內容的圖像檢索技術展開研究，對國內外基于內容的圖像檢索算法技術進行對比，概括了基于內容的圖像檢索算法技術的特點，在基于內容的圖像檢索算法技術中采用的相關核心技術進行了簡要分析。

關鍵詞：圖像檢索；圖像特征提?。籖GB

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）01-0206-02

1 概述

視頻信息處理的基礎是圖像信息處理技術，我們生活在一個科學的信息時代，平時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域中占有很重要的地位。

人們在計算機技術和互聯(lián)網技術的發(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，互聯(lián)網具有動態(tài)發(fā)展和快速增長的特點。信息量的暴增，信息量的不斷增加導致信息大爆炸，我們怎么樣對信息快速而準確的查找，怎么更好地對大量的信息進行管理是一個關鍵性問題。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，人們對內容豐富、表達直接的多媒體圖像信息很關注，我們每天的天氣預報需要衛(wèi)星云圖，網上購物時候商品主要都是以圖片的形式展現給消費者。面對人們對圖片信息的需求，快速準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給我們的要更詳細，更容易接受。

基于內容的圖像檢索技術是一個功能強大的技術，數字圖書館改變的傳統(tǒng)圖書館的模式，數字圖書館用數字形式把多媒體和圖像都表現出來，把信息收集和整理到一起，我們可以在網絡的平臺上運用基于內容的圖像檢索算法技術對圖書信息進行檢索，基于內容的圖像檢索算法技術成為數字圖書館應用的重要技術。在醫(yī)療上，各大醫(yī)院在醫(yī)療診斷上也應用基于內容的圖像檢索算法技術，磁共振圖像、CT圖等圖像，醫(yī)生可以應用基于內容的圖像檢索算法技術對這些圖像進行分析研究，幫助醫(yī)生更好的工作。在互聯(lián)網的電子商務時代，網上購物很大的替代了實體店，網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，也是要有基于內容的圖像檢索算法技術的支持。知識經濟的發(fā)展知識產權被重視，對注冊的商標的圖片信息，要在圖片信息庫中進行檢索，對比是否有重復的圖片，確定商標是否可以被注冊，這也是要有圖像檢索技術的支持。警察在對案件進行偵破的時候要有指紋的采集，這也是圖像檢索技術。服裝設計、新聞廣告需要的圖片比較多，這就需要圖像檢索技術搜索出符合自己需求的圖片信息。圖像檢索技術應用在社會的很多領域，軍事、工業(yè)、教育等。

2 國內外研究現狀分析

國外基于內容的圖像檢索算法研究技術主要是基于圖像視頻媒體，對查詢接口和檢索內容的管理，IBM早期應用基于內容的圖像檢索算法研究技術系統(tǒng)，支持WEB檢索和圖像數據庫檢索，根據顏色紋理特征對照片圖像進行檢索，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，隨著計算機網絡發(fā)展IBM現在基于內容的圖像檢索算法研究技術應用到了商業(yè)醫(yī)學等圖像檢索領域，比較有名的是基于互聯(lián)網的遠程博物館漫游計劃。哥倫比亞大學的比較常用的基于網頁界面的圖像搜索引擎，采用圖像色塊的不同的特點進行對比匹配的多種查詢方法，在互聯(lián)網上建立一個用戶查詢，采用可視化對象的方式，并對圖像的特征進行提取，為用戶提供檢索的接口。加利福尼亞大學早期采用對圖像進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圖像進行查詢匹配。加州大學基于內容的圖像檢索算法研究技術系統(tǒng)是先把數據庫樣例圖像進行分割，然后根據用戶圖像的需要對分割的圖像的顏色形狀等特點進行檢索查詢。

國內一些科研研究機構也開始對基于內容的圖像檢索算法研究技術方面內容進行研究，國內研究還是處于對圖像顏色的查詢，對于比較成熟的圖像形狀紋理技術的查詢還需要研究，國防科技大學對圖像數據庫的體系結構，面向用戶接口界面等技術有一定的研究基礎，對理論比較重視。清華大學圖像檢索技術應用在對文物壁畫的較多，對文物的年代的判斷是基于壁畫的主色進行判斷，也開發(fā)了一個比較完整的基于內容的圖像系統(tǒng)，這個系統(tǒng)對圖像研究采用的檢索技術是顏色紋理分布關鍵詞來進行表述的。浙江大學對圖像檢索技術的研究是在1995年，對圖像檢索系統(tǒng)的研究主要是特點顏色形狀的圖像，圖像檢索系統(tǒng)查詢主要是對關鍵字、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)，并應用于科研工作。

3 圖像處理技術研究的特點

早期的圖像處理技術是人工標注的圖像檢索，這種技術主要是對圖像進行人工分析，對圖像特征進行文字標注，建立文本文獻索引數據庫。在對圖像數據庫進行檢索時候主要是得到圖像編號，轉變成文字檢索。隨著計算機和互聯(lián)網技術發(fā)展，人們采用人工標注的圖像檢索技術已經不能滿足對圖像檢索的需求，基于內容的圖像檢索算法技術是計算機圖像處理技術和數據庫技術結合的產物，分析和識別物理圖像，用計算機來模擬人對圖像的觀察，把觀察到的物理圖像的特征進行標識然后組織管理，人們對圖像的檢索依據特征的標識在數據庫圖片信息中找到匹配的信息，從而在大量的數據庫中檢索出需要的圖片信息。

1）基于內容的圖像檢索算法研究內容特點：基于內容的圖像檢索算法研究最初椒圖像胡匹配，對圖像內容和相同處采用全局方式去描述，簡單、單一的圖像采用這種方式；采用用戶自己用計算機檢索圖像的方法，這種方法我們叫做圖像檢索反饋技術，用戶在用計算機對自己需要的圖像進行檢索時，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)會對用戶檢索的圖像進行標識，這樣通過反饋的標識進而返回用戶滿意的檢索圖像，對查詢圖像的特征進行查詢直到用戶滿意為止，這種方式采用循環(huán)查找匹配；對圖像檢索采用區(qū)域的方法，對圖像物體的提取之前先把圖像用技術進行分割，把每個圖像的自己的特征整合到一起編程圖像的整體的特征，對圖像的檢索采用圖像相識度進行對比。

2）基于內容的圖像檢索算法研究技術特點，基于內容的圖像檢索算法研究技術與傳統(tǒng)的通過關鍵字進行檢索技術不同，基于內容的圖像檢索算法研究技術是通過在數據庫中的圖像信息的特征進行檢索，滿足用戶查詢的要求，采用相識度的檢索技術從大量的數據庫中查找出和用戶檢索內容相似特征的圖像，然后把檢索出來相識特征的圖像進行整理排列，用戶在自己篩選最后檢索出自己需求的圖像信息，在數據庫多媒體龐大的信息量時代，對圖像特征進行匹配是一個很大的計算，需要快速的檢索速度，基于內容的圖像檢索算法研究技術采用查詢圖像的界面面向用戶。

4 基于內容圖像檢索技術

本文涉及的圖像檢索技術包括顏色模型技術，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。

顏色模型技術，顏色模型是顏色空間的表現方式，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結構方式，我們對顏色認知上的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度的。RGB顏色模型有R、G、B、三個坐標軸，顏色的分布和變化是根據坐標點在三個坐標軸的具體位置定的，圖像的色彩可以用RGB三色的坐標軸來建立，RGB是顏色空間的顯示。

圖像特征提取，基于內容的圖像檢索技術的基礎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，和具體的應用在假設的基礎上對圖像內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。顏色特征是圖像檢索中的關鍵因素，圖像的物體和場景特征主要在顏色上體現出來，顏色圖像特征是人們的視覺特征，藍色體現大海的顏色特征，綠色體現草原的顏色特征，主要技術包括顏色矩、顏色直方圖、顏色相關圖等。

圖像紋理特征提取，體現圖像相同質地表面共有的內在的視覺特征，物體表面的組織信息和物理與周圍環(huán)境的關系都通過視覺特征表現出來，人們可以采用局域內容的圖像檢索技術采用紋理特征把相同紋理特征的物理圖像從數據庫中檢索出來，基于內容的圖像檢索技術主要采用的紋理特征技術包括小波變換技術和灰度矩陣技術等。

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區(qū)域，是計算機視覺模式研究的基礎，被應用到特殊的研究中，在物體形狀的翻轉拉伸等變化不影響圖像形狀特征，在計算形狀的相識度上提出了高的要求。輪廓特征體現在物理的邊界表面，區(qū)域特征體現在圖像物理的整個形狀，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采用幾何變換和傅里葉變換兩種計算方法。

圖像的相似度技術，傳統(tǒng)的文本檢索是基于文本的匹配，計算機對圖像查詢和數據庫中圖像的相似度是基于內容的圖像檢索技術完成對圖像進行檢索的主要方法，基于內容的圖像檢索技術關鍵是圖像的匹配，圖像的相似度計算包括特征向量的歸一化、距離函數的相似性技術等。

5 總結

基于內容的圖像檢索算法技術在多媒體數據庫中對圖像進行檢索，采用對圖像內容進行分析歸納特征，根據分析出的特征在數據庫大量的圖像庫中對特征進行匹配，找到相似的特征的圖像并檢索出來供用戶選擇，基于內容的圖像檢索技術的關鍵性是圖像特征的提取，本文主要對圖像特征的提取技術展開研究，本文技術創(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?；趦热莸膱D像檢索算法技術最終要實現的是把用戶需要的檢索結果返回給用戶，是計算機圖像檢索技術的一個新的技術，在圖像檢索應用上有很大的應用空間。

參考文獻：

[1] 廖倩倩.基于內容的圖像檢索系統(tǒng)的實現[J].電視技術，2007（2）.

[2] 李均利，陳剛，池哲儒.基于模糊相似度量的圖像檢索[J].計算機工程與應用，2005（2）.

[3] 楊關良，李忠杰，徐小杰.基于顏色-空間的圖像檢索算法[J].工程圖學學報，2005（3）.