顏色描述符提取算法在圖像檢索算法中的應用①

摘 要：分析當前基于內容的檢索方法，設計了基于多種顏色描述符提取算法的檢索系統。將主顏色描述符、顏色結構描述符及空間主顏色描述符相結合，用戶可根據需要，選擇合適的算法進行多次檢索，取得更好的檢索結果。

關鍵詞：基于內容的圖像檢索 特征提取 主顏色描述符 顏色結構描述符 空間主顏色描述符

中圖分類號：TP312 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）03（b）-0021-01

目前，在圖像檢索過程中，主要依賴對圖像的顏色和紋理特征的提取，圖像的顏色可以很好的表征圖像的主題思想。如主顏色描述符[1-2]、顏色結構描述符[3-4]和空間主顏色描述符[5]等。主顏色描述符是使用圖像中少數的幾個主要顏色來表征圖像的信息；顏色結構描述符采用顏色的空間分布來表示圖像；空間主顏色描述符是采用主顏色的空間分布情況來表征圖像。該系統向多種方法相結合來進行圖像檢索。

1 主顏色描述符及顏色結構描述符

主顏色描述符采用少數幾個代表性顏色表征整幅圖像的顏色特征。其提取是將RGB顏色空間轉換成HSV顏色空間后量化成72維，求出每種顏色占整幅圖像的百分比，從72維的顏色直方圖中提取少數主顏色。

該方法即保持了高效、簡潔的特征，又可以根據圖像的顏色信息，靈活的確定主顏色。

顏色結構描述符采用一個結構元素掃描整幅圖像，統計各種顏色的空間分布信息。其提取首先要將HMMD顏色空間量化成256維，并累加得出顏色結構直方圖。如果選用的維數小于256維，需要合并維數將256維顏色空間重量化到指定的顏色空間。

顏色結構描述符能夠很好地獲得顏色的空間分布信息，但其顏色空間量化和重量化過程較為復雜，結構元素掃描過程增加了提取時間。

2 空間主顏色描述符

空間主顏色描述符結合主顏色描述符和顏色結構描述符的優點，獲得主顏色的空間分布信息，計算空間主顏色描述符的相似距離。

其提取主顏色的過程與主顏色描述符的提取過程相同，最終選取百分比最大的8種顏色作為主顏色，得到主顏色的表達式

（1）

其中：N對應整幅圖像的主顏色數目；ci表示顏色；是該顏色對應的百分比。

圖像量化之后，對整幅圖像進行逐行逐列掃描，同時累加顏色結構直方圖。結束后，歸一化顏色結構直方圖。從顏色結構直方圖中，選取與主顏色對應的維數，與得到的主顏色一起組成空間主顏色描述符。

最后得到的空間主顏色描述符表示為

（2）

其中：ci表示主顏色；qi表示主顏色百分比；hi表示主顏色的顏色結構信息。

3 系統設計

系統的主要模塊以下模塊組成。

（1）查詢模塊。

該模塊為用戶提供多種查詢手段，支持用戶根據不同要求選擇不同查詢方法。用戶可以自主指定查詢圖片、檢索算法和圖像庫。

（2）圖像預處理模塊。

該模塊是在提取圖像特征之前對圖像進行空間轉換。并實現圖像大小的規整，圖像分割等功能。

（3）特征提取模塊。

該模塊是按照用戶選擇的算法，提取指定的圖像庫內圖像的特征值。算法包括主顏色描述符、顏色結構描述符和空間主顏色描述符。

（4）圖像匹配模塊。

該模塊是對查詢圖像的特征值與數據庫的值進行匹配以確定它們的相似性。匹配完成后，根據相似度進行排序。

（5）顯示模塊。

該模塊是顯示匹配的結果，包括檢索到的相似圖像和每幅圖像與查詢圖像的相似度。

（6）用戶反饋模塊。

該模塊主要是用于選取檢索結果中與自己需求最為相近的圖像，加以合適的權值，進行一次新的檢索。可循環進行該過程，直到找到需求的圖像。

（7）數據庫管理模塊。

數據庫管理模塊的功能是維護數據庫內數據。

4 結語

該文分析了主顏色描述符、顏色結構描述符及空間主顏色描述符，設計了一個多種顏色描述符相結合的基于內容的檢索系統。該系統使用了多種特征提取算法，通過動態調節權值的方式，循環多次檢索，是用戶得到需求的圖像，實驗表明，該系統的檢索精確度更高。

參考文獻

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