基于边缘和颜色特征的图像检索技术.研究

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1、中国石油大学(华东)硕士学位论文1．1引言第一章绪论随着网络技术的迅速发展和图像信息的日益广泛应用，如何对大规模的图像数据库和可视信息进行有效的管理和查询成为迫切需要解决的问题，而高效、准确的图像检索策略是解决这一问题的关键技术之一。作为解决途径之一，基于内容的图像检索技术(Content．BasedImageRetrieval，CBIR)Ilj成为当前研究的一个热点。CBIR的基本思想是提取每幅图像的一种或多种特征向量，选择一定的特征匹配算法，通过特征向量间距离大小来反映图像间的相似程度。目前，经常被采用的特征有颜色、纹理以及形状【2J，由于一般

2、的静止图像都具有丰富、稳定的纹理特征，所以很多文献给出利用图像的纹理特征结合颜色进行图像检索的方法，而对图像边缘特征重视不够【3，4，5】O边缘提取是一种非常重要的图像预处理方法，边缘提取的效果直接决定了后续处理的质量。数学形态学在图像边缘检测中有独特的优势，运用形态学方法进行图像边缘检测，算法简单同时能较好地保持图像的细节特征，较好地解决边缘检测精度与抗噪声性能的协调问题。它可以用来解决抑制噪声(图像滤波)、边缘检测、图像分割、形状识别、纹理分析、图像压缩、图像恢复与重建等图像处理问题【6】。1．2研究目的及意义本文的研究重点为边缘和颜色特征在图

3、像检索领域中的应用。目前，在基于内容的图像检索技术中，基于颜色、纹理、边缘等单一视觉特征的算法研究已经取得了一定的成果，但是，仅仅依靠单一视觉特征进行图像检索，效果往往不够理想，所以多特征结合的图像检索技术成为一种研究的趋势。在基于内容的图像检索中，一方面，颜色作为图像最显著的视觉特征，被广泛应用于图像检索。颜色特征具有稳定性好，计算简单等特征。其中，颜色直方图是颜色特征的常用描述方法，但是这种传统颜色直方图不能反映颜色空间分布信息；另一方面，边缘是图像最基本的特征，它包含着丰富的信息，因此，图像的边缘非常重要，如果能充分利用边缘特征，有助于提高图

4、像的检索准确度。基于边缘和颜色特征的图像检索技术，利用了边缘和颜色特征进行优势互补，将边第一章绪论缘信息提取的结果应用于颜色特征的提取上，弥补了颜色特征不能反映空间分布信息的缺陷，又能保持颜色特征计算简单的优点。基于边缘和颜色特征的图像检索技术，有效的利用了图像的边缘和颜色这两种视觉特征，分别提取图像的边缘和颜色特征，然后综合利用这两种特征进行图像检索，尽最大可能得到用户满意的结果，提高了图像检索的精度，在基于内容的图像检索中有着重要的研究意义和应用价值。1．3研究现状1．3．1基于内容的图像检索系统研究现状1992年，“基于内容的图像检索"一词开

5、始在国际上使用，经过十几年的发展，越来越多的研究人员对基于内容的图像检索系统进行研究开发。随着研究的进行，国际上在许多方面有了新的进展，最为著名的系统有：IBM的QBIC(QueryByImageContent)系统；CIRES(ContentBasedImageRetrievalSyaem)系统；UIUC开发的MARS(MultimediaAnalysisandRetrievalSystem)系统；以及由Virage公司开发的Virage系统等，均在一些领域得到了应用。国内在图像检索技术的研究方面也取得了很大的进展。例如，浙江大学计算机系研究的基

6、于图像颜色的检索系统和基于图像形状的检索系统、清华大学的Intemet上静态图像的CBIR的原型系统、中国科学院计算机技术研究所的多媒体信息检索系统(MultimediaInformationRetrievalSystem，MIRES)等。下面介绍几个具有代表性的图像检索系统以及它们各自具有的突出特点。(1)QBIC[8】基于图像内容的查询系统QBIC(QueryByImageContent)是由mMAlmaden研究中心所开发的，系统实现了对图像和视频的基于内容的检索。QBIC系统所支持的特征主要有颜色特征、纹理特征、形状特征、草图特征等，颜色特

7、征是RGB，Yiq，Lab和MTM坐标系及K元颜色直方图；其纹理特征是Tamura纹理表示的一种改进形式，根据人对纹理的感觉的生理学研究提出了3种启发纹理描述子：粗糙度、对比度和方向性的组合；QBIC系统形状特征包括形状面积、曲线、主方向和一组矩不变量；系统通过交互的工具对图像中对象轮廓迸行提取，并统计对象区域的平均颜色和颜色直方图等作为对象颜色的特征。QBIC还是少数几个考虑了高维特征索引的系统。查询结果可以按照相关的序列指导子序列继续查询，这种方法能够使用户更加快速和简捷地对可视化信息进行筛选与确定。为了能正确反映颜色间的相似性，IBM的QBI

8、C系统在做直方图匹配时采用了二次型距离，用二次型来度量直方图间的距离是一个具有普遍意义的方法。2中国石油大学(华东)硕士学