《图像信息检索》PPT课件.ppt

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1、第八讲图像信息检索多媒体数据包括图形、图像、音频及视频。相应地就有图形检索、图像检索、音频检索和视频检索问题。正如文本一样，真正的检索是基于语义的，因此真正的多媒体检索也应该是基于内容（语义）的。关于图形非常利于检索。其基本图元是点、线、面。它们均由坐标来定义和描述。线是点坐标的序列，面是封闭的点坐标序列。这些坐标数据完全可以存储到数据库中，因此，图形的检索本质上是数据库技术与图形处理技术的结合。例如各种GIS应用均可视为图形检索系统。左图为Google地图。GIS数据组织示例idxy图标类型…点图元数据id起点长度线型…线图元数据xyid起点长度填充

2、色…面图元数据xyid名称地址邮编…点属性数据相对地，每一个线图元和面图元都有自己的属性数据。可见，可采用数据库的关系模型表达GIS数据。结合图形处理技术来实现图形界面显示、坐标变换、图形移动和缩放等操作。图像数据该图为谷歌卫星照片与部分图形数据的叠加结果。卫星照片是一种图像数据。本质上是像素点矩阵，每个像素点一般是一个颜色值。图像数据示例图像的存储可视为二维矩阵（也可视为按列或按列存储的一维数组）。每一个像素点为一种颜色值。如用一个字节存储一个像素值，则称256色图像，用两个字节存储一个像素值，则称16位彩色图像，用三个字节存储一个像素值，则24位真

3、彩色图像（人眼是区分不出这么多种颜色的）。mn像素RGBRGB颜色系统：即利用三原色值来表示一个像素值。灰度图像：一般解释为像素值是最暗的黑色到最亮的白色之间的某个等级值。该等级一般称为亮度等级，即用像素点明亮程度的不同来体现一幅图像内容，如黑白电视。彩色图像向灰度图像的转换：Y=0.299R+0.687G+0.114B转换算法很多，这只是其中的一种。图像的其它色彩空间除了RGB颜色系统外，还有HSL色彩空间（即色相、饱和度和亮度）、HSV色彩空间（即色相、饱和度和色调）等其它的色彩空间。HSL色彩空间HSV把颜色描述在圆柱体内的点，圆柱的中心轴取值为

4、自底部的黑色到顶部的白色，而中间为灰色；绕这个轴的角度对应于是色相；到中心轴的距离对应于饱和度；而沿着中心轴的距离对应于色调。在HSL把颜色描述为双圆锥体和圆球体，沿着中心轴的距离对应于亮度。HSV色彩空间RGB值向HSL值或HSV值的转换RGB、HSL、HSV虽然是不同色彩空间的表达方式，但可相互转换。其转换算法也较多，下面是其中的一种。RGB向HSL的转换RGB向HSV的转换其中h值的计算与左侧相同。式中的r、g、b值要求在0~1之间，max表示三者中的最大者，min表示三者中的最小者。h在0~3600；s、l与v均在0~1之间。图像检索图像检索：

5、一般是指给定一个等查询的图像示例，从众多的图像集合中检索与待查询相似的图像作为检索结果。查询要求的表达也可考虑采用自然语言，这不但机器理解难度大，而且人的精确描述也较困难，同时图像内容的提取也是问题的瓶颈。问题：从检索的角度看，图像的特征是什么？如何表达？如何计算图像之间的相似度？图像的灰度直方图特征图像的灰度直方图：即按灰度图像（彩色图像可转换为灰度图像）的灰度级统计出每个灰度级下的像素点个数，形成一张直方图。以256级灰度为例，某图像P的灰度直方图如下所示。01234……255灰度级78156113429589P：（78,156,113,42,95

6、,……,89）即图像表示成以灰度等级为分量的向量。图像的集合则表示成相同灰度等级下的矩阵。P1：（78,156,113,…,89）P2：（12,34,147,…,137）P3：（98,578,985,…,56）…可见，图像的相似性度量可通过向量之间的相似性度量来实现。如向量的内积、夹角余弦等。另外，该矩阵也可进行归一化处理。图像的其它直方图特征除灰度直方图外，图像的许多特征均可以直方图的方式体现。1、颜色直方图即直方图的横坐标为颜色值。显然，对于16位彩色图像，则对应的向量将达到65536维。24位彩色图像将达到16777216维。当然可考虑一些降维方

7、法，比如对颜色值进行抽样统计等。2、HSL空间或HSV空间的直方图灰度或颜色直方图是在RGB空间下的统计。可将图像转换为HSL空间或HSV空间，从而可以统计出相应的色相直方图、饱和度直方图、亮度直方图或色调直方图。3、变换域空间的直方图可利用《信号与系统》、《数字图像处理》中的知识，将图像视为信号，可求出多种变换域特征。如离散傅里叶变换、离散沃尔什变换、离散余弦变换、小波变换等各种信号处理技术。若采用离散傅氏变换，可统计出图像在频域下的频率直方图，从而得到频域意义下的向量表示。图像的颜色相干矢量特征以灰度直方图为例。在上述的灰度直方图统计中没有考虑某灰

8、度级像素点周围相邻像素点灰度分布的情况。相干像素数：即针对每一个灰度等级，若该灰度等级的某像素