基于内容的图像检索方法及其实验系统设计
|
摘要
基于内容的图像检索（CBIR）是当前计算机视觉、图像数据库与知识挖掘等领
域研究的热点之一。本论文论述了目前国内外基于内容图像检索领域的现状和发
展趋势，研究了主要的技术方法，并对图像内容特征的提取方法作出了详细的分
析和具体实现。作者针对具体的图像数据库，设计了一个实际的图像检索系统，
并做了如下的研究工作：
本文对模糊理论在图像检索中的应用进行了初步的研究，实现了一种基于图
像的模糊颜色直方图的检索方法，并针对实验结果进行了分析和讨论。
本文详细分析了基于颜色特征的图像检索方法，并针对特定的图像特点，提
出了两种改进的基于图像中目标对象的颜色特征的检索方法。通过与普通颜色方
法的比较，证明了其在检索效率上的提高。另外，还给出了一种利用颜色和纹理
的综合特征的检索方法，与采用单一特征检索进行了比较。
本文重点研究了相关反馈机制在图像检索中的应用，给出了一种基于用户反
馈的交互式图像检索方法。并通过大量的实验，证明了该方法能大大提高图像检
索的效率。
Content-Based Image Retrieval (CBIR) has been one of most active researches in computer vision, image database, knowledge discovery and so on. The present and the future of CBIR and the key issues are discussed in this thesis, and some methods of extracting image content are analyzed detailedly. An actual CBIR system is designed aiming at concrete image database and some researches of CBIR are introduced as follows:
Firstly, the application of fuzzy theory in CBIR is researched elementarily, a method based on fuzzy color histogram of the image is carried out, and some analysis and discussion are done about the experiment results.
Secondly, the retrieval method based on color feature is analyzed detailedly, and two improved methods based on the object in the image are presented. By comparing with general color method, the improvement of retrieval efficiency is proved. A method using combined color and texture features is also given and compared with which using single feature.
Thirdly, an emphasized research is focused on the appliance of relevance feedback in CBIR, and an improved method based on the relevance of the users is given. With plentiful experiments it is proved that the retrieval efficiency can be enhanced greatly by using this method.
域研究的热点之一。本论文论述了目前国内外基于内容图像检索领域的现状和发
展趋势，研究了主要的技术方法，并对图像内容特征的提取方法作出了详细的分
析和具体实现。作者针对具体的图像数据库，设计了一个实际的图像检索系统，
并做了如下的研究工作：
本文对模糊理论在图像检索中的应用进行了初步的研究，实现了一种基于图
像的模糊颜色直方图的检索方法，并针对实验结果进行了分析和讨论。
本文详细分析了基于颜色特征的图像检索方法，并针对特定的图像特点，提
出了两种改进的基于图像中目标对象的颜色特征的检索方法。通过与普通颜色方
法的比较，证明了其在检索效率上的提高。另外，还给出了一种利用颜色和纹理
的综合特征的检索方法，与采用单一特征检索进行了比较。
本文重点研究了相关反馈机制在图像检索中的应用，给出了一种基于用户反
馈的交互式图像检索方法。并通过大量的实验，证明了该方法能大大提高图像检
索的效率。
Content-Based Image Retrieval (CBIR) has been one of most active researches in computer vision, image database, knowledge discovery and so on. The present and the future of CBIR and the key issues are discussed in this thesis, and some methods of extracting image content are analyzed detailedly. An actual CBIR system is designed aiming at concrete image database and some researches of CBIR are introduced as follows:
Firstly, the application of fuzzy theory in CBIR is researched elementarily, a method based on fuzzy color histogram of the image is carried out, and some analysis and discussion are done about the experiment results.
Secondly, the retrieval method based on color feature is analyzed detailedly, and two improved methods based on the object in the image are presented. By comparing with general color method, the improvement of retrieval efficiency is proved. A method using combined color and texture features is also given and compared with which using single feature.
Thirdly, an emphasized research is focused on the appliance of relevance feedback in CBIR, and an improved method based on the relevance of the users is given. With plentiful experiments it is proved that the retrieval efficiency can be enhanced greatly by using this method.
引文
1．李向阳，庄越挺等．基于内容的图像检索技术与系统．计算机研究与发展，2001，38(3)：344～354
2．章毓晋．国际标准MPEG-7问答．中国图象图形学报(B)，2000，5(11-12)：7～10
3．卢汉清等．基于内容的视频信号于图像库检索中的图像技术．自动化学报，2001，21(1)：56～69
4．庄越挺，潘云鹤等．基于内容的图像检索综述．模式识别与人工智能，1999，12(2)：170～177
5．白雪生，徐光佑等．基于内容的图像检索及其相关技术的研究．机器人，1997，19(3)：231～240
6．赵荣椿等．数字图象处理导论．西北工业大学出版社，1995
7．吴立德．计算机视觉．复旦大学出版社，1994
8．马颂德，张正友．计算机视觉．科学出版社，1998
9．郑南宁．计算机视觉与模式识别．国防工业出版社，1998
10．吴健康．数字图像分析．人民邮电出版社，1989
11．李厚强，刘政凯等．一种彩色纹理图像的分割方法．计算机学报，2001，24(9)：965～971
12．刘忠伟，章毓晋．十种基于颜色特征图像检索算法的比较和分析．信号处理．2000，16(1)：79～84
13．曹莉华，柳伟等．基于多种主色调的图像检索算法研究与实现．计算机研究与发展，1999，36(1)：96～100
14. Miyahara M, Yasuhida Y. Mathematical transform of(R, G, B) color data to Munsell (H, V,C) color data. In: Visual Communications and Image Processing '88, SPIE Vol 1001. Cambridge, 1988. 650～657
15. Swain M J, Ballard D H. Color Indexing. International Journal of Computer Vision, 1991,7(1): 11～32
16. Smith J R, Chang S F. Tools and techniques for color image retrieval. SPIE Vol 2670,1996. 426～437
17．刘忠伟，章毓晋．利用局部累加直方图进行彩色检索．中国图形学报，1998，3(7)：533～537
18．李向阳，鲁东明等．基于色彩的图像数据库检索方法的研究．计算机研究与发展，1999，36(3)：359～363
19．张健沛，杨静等．一种集成色彩空间信息的图象检索方法．哈尔滨建筑大学学报，1998，31(2)：120～124
20．李国辉，柳伟等．一种基于颜色特征的图象检索方法．中国图象图形学报，1999，4(3)：249～251
21．曹莉华．用颜色特征进行基于形状的检索．计算机工程与应用，1999，12：22～24
22．钱晓峰，阎伟．一种彩色图像区域分割及轮廓矢量化新算法．数据采集与处理，2001，16(1)：52～57
23．李鹏杰，杨树元．一种基于内容的图像检索系统ImageHunter．微电脑应用，2001，22(3)：138～142
24．刘忠伟，章毓晋．综合利用颜色和纹理特征的图像检索．通信学报，1999，20(5)：36～40
25．孙保平．分析图象处理技术研究．河海大学硕士学位论文，2001，3
26．王志勇，池哲儒等．分形编码在图像检索中的应用．电子学报，2000，28(6)：19～23
27．刘传才，杨静宇．一种新的图像纹理表示方法．计算机学报，2001，24(11)：1202～1209
28．汪祖媛，梁栋等．基于树状小波分解的纹理图像检索．中国图象图形学报，2001，6(11)：1065～1069
29．丁险峰，吴洪等．形状匹配综述．自动化学报，2001，27(9)：678～694
30．姚玉荣，章毓晋．利用小波和矩进行基于形状的检索．中国图形学报，2000，5(3)：206～210
31. S.Berretti,A.Del Bimbo and P.Pala.Indexed retrieval by shape appearance.IEE Prec.-Vis.Image Signal Process.Vol.147.No.4.August 2000:356～362
32．柳伟，李国辉等．一种基于内容的图象检索方法的实现．中国图象图形学报，1998，3(4)：304～308
33．白雪生，徐光佑等．基于内容检索的一种中间表达机制．软件学报，1999，10(4)：400～405
34．曹奎，冯玉才等．彩色图象的联合分布表示及检索技术．中国图象图形学报，2001，6(11)：1084～1088
35．刘继敏，史忠植．一种基于形状的图像信息检索方法．软件学报，2000，11(1)：110～115
36. J.Berens, G.D.Finlayson and G.Qiu. Image indexing using compressed colour histograms. IEE Proc.-Vis. Image Signal Process. Vol. 147. No. 4. August 2000:349～355
37. Rui Y, Huang T S et al. Relevance Feedback: A Power Tool for Interactive Content-Based Image Retrieval. IEEE Trans on Circuits and Systems for Video Technology, 1998, 8 (5): 644～655
38．段立娟，高文等．图像检索中的动态相似性度量方法．计算机学报，2001，24(11)：1156～1162
39．王文惠，周良柱等．基于内容的图象检索技术的研究和发展．计算机工程与应用，2001，5：54～55
40．王上飞，陈恩红等．基于感性的图像评估与检索．模式识别与人工智能，2001，14(3)：297～301
41．王上飞，陈恩红．基于内容的交互式感性图像检索．中国图像图形学报，2001，6(10)：969～973
42. Takagi H.Interactive Evolutionary Computation.In:Proc of 5th International Conference on Soft Computing and Information Intelligent Systems,lizuka,Fukuoda,Japan,1998：41～50
43．伯晓晨，黄爱民等．图像内容检索中的相似性度量和分层索引．计算机工程与应用，1999，1：58～61
44．樊玮虹，薛峰等．一种用于图像检索的聚类方法．计算机工程，2000，26(2)：28～29
45．伯晓晨，刘建平．基于颜色直方图的图像检索．中国图像图形学报，1999，4(1)：33～37
46．战学刚，林鸿飞等．中文信息检索中的相关反馈．计算机科学，2000，27(7)：39～42
47．李京力，章毓晋．WWW上基于内容的图像检索系统．电子技术应用，1999，12：11～13
48．何恒，余英林．一种用于图像检索的综合模糊直方图方法．中国图像图形学报，2001，6(7)：694～698
49．曹莉华，胡晓峰。基于内容检索中的模糊处理．模糊系统与数学，1996，10(3)：57～63
50．闻新，周露等．MATLAB模糊工具箱的分析与应用．科学出版社，2001，4
51．李人厚．智能控制理论和方法．西安电子科技大学出版社，1999，10
52．曹奎，冯玉才等．彩色图像检索中的模糊直方图技术．小型微型计算机系统，2001，22(7)：833～835
53. Rui Y, Huang T S et al. Content-based image retrieval with relevance feedback in MARS. in Proc. IEEE Int. Conf. lmage Processing, 1997, vol. 2:815～818
54. Hsieh J W, Chiang C C, Huang Y S. Using Relevance Feedback to Learn Visual Concepts from linage Instances. in Proc. IEEE Int. Conf. Image AnalysisandProcessing, 1999: 692-697
55. Rui Y, Huang T S. Optimizing Learning in Image Retrieval. In: Proc. IEEE Conf. Computer Vision and Pattern Recognition, 2000, vol. 1: 236～243
56．王惠峰，孙正兴．基于内容的图象检索中的语义处理方法．中国图象图形学报，2001，6(10)：945～952
57．沈清，汤霖．模式沪iU导论．国防科技大学出版社，1993
作者攻读硕士学位阶段发表的文章
1．顾燕，徐立中等．基于现场总线的分布式闸门监控系统．电子技术应用．2001．5
2．侯勇，王柏林，顾燕．红外线接收模块及其在红外抄表通讯中的应用．自动化与仪表．2001．5
2．章毓晋．国际标准MPEG-7问答．中国图象图形学报(B)，2000，5(11-12)：7～10
3．卢汉清等．基于内容的视频信号于图像库检索中的图像技术．自动化学报，2001，21(1)：56～69
4．庄越挺，潘云鹤等．基于内容的图像检索综述．模式识别与人工智能，1999，12(2)：170～177
5．白雪生，徐光佑等．基于内容的图像检索及其相关技术的研究．机器人，1997，19(3)：231～240
6．赵荣椿等．数字图象处理导论．西北工业大学出版社，1995
7．吴立德．计算机视觉．复旦大学出版社，1994
8．马颂德，张正友．计算机视觉．科学出版社，1998
9．郑南宁．计算机视觉与模式识别．国防工业出版社，1998
10．吴健康．数字图像分析．人民邮电出版社，1989
11．李厚强，刘政凯等．一种彩色纹理图像的分割方法．计算机学报，2001，24(9)：965～971
12．刘忠伟，章毓晋．十种基于颜色特征图像检索算法的比较和分析．信号处理．2000，16(1)：79～84
13．曹莉华，柳伟等．基于多种主色调的图像检索算法研究与实现．计算机研究与发展，1999，36(1)：96～100
14. Miyahara M, Yasuhida Y. Mathematical transform of(R, G, B) color data to Munsell (H, V,C) color data. In: Visual Communications and Image Processing '88, SPIE Vol 1001. Cambridge, 1988. 650～657
15. Swain M J, Ballard D H. Color Indexing. International Journal of Computer Vision, 1991,7(1): 11～32
16. Smith J R, Chang S F. Tools and techniques for color image retrieval. SPIE Vol 2670,1996. 426～437
17．刘忠伟，章毓晋．利用局部累加直方图进行彩色检索．中国图形学报，1998，3(7)：533～537
18．李向阳，鲁东明等．基于色彩的图像数据库检索方法的研究．计算机研究与发展，1999，36(3)：359～363
19．张健沛，杨静等．一种集成色彩空间信息的图象检索方法．哈尔滨建筑大学学报，1998，31(2)：120～124
20．李国辉，柳伟等．一种基于颜色特征的图象检索方法．中国图象图形学报，1999，4(3)：249～251
21．曹莉华．用颜色特征进行基于形状的检索．计算机工程与应用，1999，12：22～24
22．钱晓峰，阎伟．一种彩色图像区域分割及轮廓矢量化新算法．数据采集与处理，2001，16(1)：52～57
23．李鹏杰，杨树元．一种基于内容的图像检索系统ImageHunter．微电脑应用，2001，22(3)：138～142
24．刘忠伟，章毓晋．综合利用颜色和纹理特征的图像检索．通信学报，1999，20(5)：36～40
25．孙保平．分析图象处理技术研究．河海大学硕士学位论文，2001，3
26．王志勇，池哲儒等．分形编码在图像检索中的应用．电子学报，2000，28(6)：19～23
27．刘传才，杨静宇．一种新的图像纹理表示方法．计算机学报，2001，24(11)：1202～1209
28．汪祖媛，梁栋等．基于树状小波分解的纹理图像检索．中国图象图形学报，2001，6(11)：1065～1069
29．丁险峰，吴洪等．形状匹配综述．自动化学报，2001，27(9)：678～694
30．姚玉荣，章毓晋．利用小波和矩进行基于形状的检索．中国图形学报，2000，5(3)：206～210
31. S.Berretti,A.Del Bimbo and P.Pala.Indexed retrieval by shape appearance.IEE Prec.-Vis.Image Signal Process.Vol.147.No.4.August 2000:356～362
32．柳伟，李国辉等．一种基于内容的图象检索方法的实现．中国图象图形学报，1998，3(4)：304～308
33．白雪生，徐光佑等．基于内容检索的一种中间表达机制．软件学报，1999，10(4)：400～405
34．曹奎，冯玉才等．彩色图象的联合分布表示及检索技术．中国图象图形学报，2001，6(11)：1084～1088
35．刘继敏，史忠植．一种基于形状的图像信息检索方法．软件学报，2000，11(1)：110～115
36. J.Berens, G.D.Finlayson and G.Qiu. Image indexing using compressed colour histograms. IEE Proc.-Vis. Image Signal Process. Vol. 147. No. 4. August 2000:349～355
37. Rui Y, Huang T S et al. Relevance Feedback: A Power Tool for Interactive Content-Based Image Retrieval. IEEE Trans on Circuits and Systems for Video Technology, 1998, 8 (5): 644～655
38．段立娟，高文等．图像检索中的动态相似性度量方法．计算机学报，2001，24(11)：1156～1162
39．王文惠，周良柱等．基于内容的图象检索技术的研究和发展．计算机工程与应用，2001，5：54～55
40．王上飞，陈恩红等．基于感性的图像评估与检索．模式识别与人工智能，2001，14(3)：297～301
41．王上飞，陈恩红．基于内容的交互式感性图像检索．中国图像图形学报，2001，6(10)：969～973
42. Takagi H.Interactive Evolutionary Computation.In:Proc of 5th International Conference on Soft Computing and Information Intelligent Systems,lizuka,Fukuoda,Japan,1998：41～50
43．伯晓晨，黄爱民等．图像内容检索中的相似性度量和分层索引．计算机工程与应用，1999，1：58～61
44．樊玮虹，薛峰等．一种用于图像检索的聚类方法．计算机工程，2000，26(2)：28～29
45．伯晓晨，刘建平．基于颜色直方图的图像检索．中国图像图形学报，1999，4(1)：33～37
46．战学刚，林鸿飞等．中文信息检索中的相关反馈．计算机科学，2000，27(7)：39～42
47．李京力，章毓晋．WWW上基于内容的图像检索系统．电子技术应用，1999，12：11～13
48．何恒，余英林．一种用于图像检索的综合模糊直方图方法．中国图像图形学报，2001，6(7)：694～698
49．曹莉华，胡晓峰。基于内容检索中的模糊处理．模糊系统与数学，1996，10(3)：57～63
50．闻新，周露等．MATLAB模糊工具箱的分析与应用．科学出版社，2001，4
51．李人厚．智能控制理论和方法．西安电子科技大学出版社，1999，10
52．曹奎，冯玉才等．彩色图像检索中的模糊直方图技术．小型微型计算机系统，2001，22(7)：833～835
53. Rui Y, Huang T S et al. Content-based image retrieval with relevance feedback in MARS. in Proc. IEEE Int. Conf. lmage Processing, 1997, vol. 2:815～818
54. Hsieh J W, Chiang C C, Huang Y S. Using Relevance Feedback to Learn Visual Concepts from linage Instances. in Proc. IEEE Int. Conf. Image AnalysisandProcessing, 1999: 692-697
55. Rui Y, Huang T S. Optimizing Learning in Image Retrieval. In: Proc. IEEE Conf. Computer Vision and Pattern Recognition, 2000, vol. 1: 236～243
56．王惠峰，孙正兴．基于内容的图象检索中的语义处理方法．中国图象图形学报，2001，6(10)：945～952
57．沈清，汤霖．模式沪iU导论．国防科技大学出版社，1993
作者攻读硕士学位阶段发表的文章
1．顾燕，徐立中等．基于现场总线的分布式闸门监控系统．电子技术应用．2001．5
2．侯勇，王柏林，顾燕．红外线接收模块及其在红外抄表通讯中的应用．自动化与仪表．2001．5