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1、1000-9825/2002/13(10)2031-06©2002JournalofSoftware软件学报Vol.13,No.10基于颜色-空间特征的图像检索Ã王涛,胡事民,孙家广(清华大学计算机科学与技术系,北京100084)E-mail:wangtao@ncc.cs.tsinghua.edu.cnhttp://ncc.cs.tsinghua.edu.cn摘要:虽然基于颜色直方图特征的图像检索方法简单、高效,但却丢失了颜色的空间分布信息.提出了一种基于颜色-空间特征的图像检索方法.该方法将图像内容看成由若干对象组成的集合,首先利用图像
2、分割得到主要对象,然后根据对象的颜色、位置和形状特征计算图像间内容的相似度,再进行检索.实验结果表明,当图像中有明显的物体时,该方法与颜色直方图相比,能够更加准确和高效地查找出用户所需内容的图像,明显地提高了检索精度.关键词:基于内容的图像检索(CBIR);HSV颜色模型;图像分割;图像相似度中图法分类号:TP311文献标识码:A随着多媒体和网络技术的迅速发展,图像数据的来源不断扩大.为了能够从大量的图像数据中快速、准确地找到用户所需内容的图像,基于内容的图像检索(CBIR)技术正越来越成为人们研究的焦点.目前,比较著名的CBIR系统有:
3、QBIC(querybyimagecontent),VisualSeek,PhotoBook,MARS(multimediaanalysisandretrievalsystem)等.这些系统主要使用图像的颜色、纹理、形状和空间关系等特征进行检索.由于图像内容的特征很难准确地提取和描述,特征的相似度计算与人眼的感知存在一定的差异,CBIR还有许多问题需要解决.颜色是图像的重要特征之一.目前,很多基于颜色特征进行图像检索的方法已经被提出.最常用的检索技术[1]是颜色直方图相交方法.该方法具有特征提取和相似度计算简便的优点,但也存在一些问题.首
4、先,颜色量化会丢失颜色信息.凡是被量化到一级的颜色均被视为无差别,而位于量化分界处两边的颜色则其实际差别可能很小.同时,全局彩色直方图只记录了全局的颜色统计信息,丢失了颜色的空间分布信息并混入了不感兴趣物体的颜色信息.因此,两个颜色直方图相似的图像由于颜色的空间分布差别很大,图像的内容可能很不相同.改进颜[2,3]色直方图特征的方法包括:累加直方图方法,这种方法通过累加方式增加了直方图的鲁棒性,但仍丢失了颜[4]色空间分布信息;主颜色方法,该方法提取图像中的主要颜色,从而有效去除了不重要物体带来的颜色干扰,但仍丢失了颜色的空间分布信息;为
5、了增加颜色特征的空间信息,又提出了颜色相关矢量CCV(colorcoherence[5][6]vector)和类似纹理共生矩阵的CorlorCorrelograms方法,但仍没有准确地描述图像中物体的颜色、位置和形[7,8]状等特征.最新的方法是基于颜色-空间特征的检索,这种方法通过图像分割得到图像中的主要物体,然后提取每个物体的颜色和位置特征,最后进行图像间相似度的计算.这种方法克服了通过将图像分块(如上、中、下三部分)以获得颜色空间分布特征所存在的僵化和粗糙性缺点,但由于准确的图像分割比较困难以及相似度计算模型与人的感知存在差异,因此
6、对于一般的图像数据库进行检索,实验效果有时不够理想.本文研究了基于颜色-空间特征的检索方法.使用改进的HSV(hue,saturation,value)颜色模型进行图像分割和颜色相似度计算,使用了基于统计方法的更加鲁棒的对象形状特征(用形状的大小ρ,形状的离散度r和离心Ã收稿日期:2000-12-12;修改日期:2001-03-09基金项目:国家自然科学基金资助项目(69902004);国家重点基础研究发展规划973资助项目(G1998030600)作者简介:王涛(1972－),男,黑龙江哈尔滨人,博士生,主要研究领域为计算机视觉,图像处
7、理,计算机图形学;胡事民(1968－),男,浙江长兴人,博士,副教授,主要研究领域为计算机辅助几何造型,计算机图形学,面向内容的图形图像检索;孙家广(1946－),男,江苏镇江人,教授,博士生导师,中国工程院院士,主要研究领域为CG,CAD,CAGD,PDM&ERP.2032JournalofSoftware软件学报2002,13(10)率e来代替原来简单的矩形包围盒特征,并给出了基于对象特征的图像内容相似度计算方法.实验结果表明,该方法性能稳定,在有明显物体出现的情况下具有比颜色直方图检索方法更好的查询精度.1基于颜色-空间特征的检索通
8、常,人们首先通过颜色特征发现物体,然后再通过它们的形状、纹理和拓扑关系等特征来进一步地识别物体.当图像中有明显物体出现时,例如,一幅上部为蓝天,下部是IminImax绿地的风景画,图像的内容可
