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融合视觉感知与心理颜色模型的图像检索技术研究

作　者: 吴远仁
导　师: 陈锻生
学　校: 华侨大学
专　业: 计算机技术
关键词: 图像检索色度向量三角形彩色向量三棱锥特征提取 VR空间颜色直方图灰度图像转化
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

多媒体技术的普及和Internet技术的实施导致了大量图像信息的出现,传统的基于文本关键词的检索方法已经不能适应图像信息检索的要求,这使得基于内容的图像检索技术逐渐成为目前的研究热点。本文首先介绍了课题的意义和背景,对基于内容的图像检索技术的研究现状做了简单的分析,并在此基础上讨论了该领域所涉及的一些关键技术。在当前的实际应用中,基于内容的图像检索系统的设计往往针对特定的环境,并采用特定的算法。而颜色特征是图像物理特征中最直接的视觉特征,相对于其它特征,颜色特征相对稳定,对于图像的平移、尺度、旋转等变化不敏感,具有很强的鲁棒性。因此,在本论文所实现的图像检索系统中,主要采用了基于颜色特征的图像检索算法。在深入研究图像颜色特征提取的基础上,本文在介绍有关颜色关注度函数的基础上在HSV颜色空间中构造色度向量三角形,并提取出色度向量三角形的内切圆半径R做为相应颜色空间中H、S二维向量的特征,并对其第三维特征亮度V进行量化,结合颜色的空间信息提取联合矩阵VR,即空间颜色直方图做为图像检索的特征,这样就将颜色空间的三维向量减少为二维,利用欧氏距离进行相似度量,通过跟传统的空间颜色直方图做为特征检索相比较。实验证明本文提出的基于HSV颜色空间的VR空间颜色直方图图像检索方法能够有效地从图像数据库中检索出目标图像。随后,本文继续在RGB颜色空间中应用几何知识对各个像素点的R、G、B像素值构造彩色向量三棱锥模型,并提取三棱锥的内切球半径作为该像素点的特征,这样就将原彩色图像转化为灰度图像,将颜色空间的三维转化为一维,图像信息量减少为原来的三分之一,同样结合颜色的空间信息提取灰度图像的空间颜色直方图做为特征,采用欧式距离对图像进行检索。实验证明本文提出的基于彩色向量三棱锥内切球半径的图像灰度化及检索方法能够有效地从图像数据库中检索出目标图像。最后,本文对基于内容的图像检索技术的研究和实现进行了总结,对目前基于内容的图像检索技术所面临的困难进行了分析,提出了进一步研究的方向。本文的主要创新在于:(1)提出了一种基于HSV颜色空间的VR空间颜色直方图的特征提取方法。这种方法在一定程度上合理地考虑了各个颜色分量的相关性,将向量空间的计算以自然的方式转换成了标量的计算,在思想上是一种不同于其他算法的新算法。实验证明该方法能够有效地从图像数据库中检索出目标图像。(2)进一步应用几何知识提出了一种灰度图像转化及检索的方法。这种方法同样将向量空间的计算以自然的方式转换成了标量的计算,实验表明,该方法合理、切实可行。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-9
1 前言  9-18
  1.1 课题研究的目的和意义  9-10
  1.2 技术发展与应用现状  10-13
    1.2.1 IBM 的QBIC  10-11
    1.2.2 MARS  11
    1.2.3 WebSeek  11-12
    1.2.4 Virage  12
    1.2.5 MIT 的Photobook  12
    1.2.6 Retrieval Ware  12
    1.2.7 NETRA  12-13
    1.2.8 国内研究现状  13
  1.3 基于内容图像检索的基本原理和关键问题  13-15
    1.3.1 基本原理  13-14
    1.3.2 基于内容图像检索的几个关键问题  14-15
  1.4 基于内容图像检索系统的系统结构  15-16
    1.4.1 查询模块  15
    1.4.2 图像特征的描述、提取模块  15
    1.4.3 匹配模块  15
    1.4.4 图像提取模块  15-16
    1.4.5 图像验证模块  16
  1.5 存在的问题和不足  16
  1.6 本论文主要的研究内容和创新点  16-17
  1.7 论文的组织结构  17-18
2 基于内容图像检索的关键技术  18-34
  2.1 基于内容的图像检索系统的一般结构  18-21
  2.2 特征提取与特征表达  21-31
    2.2.1 颜色特征  21-27
    2.2.2 纹理特征  27-29
    2.2.3 形状特征  29-30
    2.2.4 空间特征  30
    2.2.5 综合利用各种特征  30-31
  2.3 系统的检索性能评价  31-32
    2.3.1 查准率和查全率  31
    2.3.2 检索效率  31
    2.3.3 匹配百分数  31-32
  2.4 相似性度量  32-33
  2.5 本章小结  33-34
3 基于 HSV 空间的 VR 空间颜色直方图检索技术研究  34-51
  3.1 颜色关注度函数  34-39
    3.1.1 颜色的感知特征  35-36
    3.1.2 颜色感知理论及结论  36-37
    3.1.3 亮度关注度增量函数  37-38
    3.1.4 色度关注度增量函数  38-39
    3.1.5 颜色关注度函数  39
  3.2 基于颜色关注度的底层特征  39-44
    3.2.1 HSV 空间的非均匀颜色量化  39-40
    3.2.2 颜色特征提取与特征空间的量化  40-44
  3.3 性能评价准则  44
  3.4 实验  44-49
    3.4.1 数据准备  44-45
    3.4.2 实验结果  45-49
    3.4.3 讨论  49
  3.5 小结  49-51
4 基于彩色向量三棱锥内切球半径的图像灰度化及检索  51-60
  4.1 图像的灰度化  51-55
    4.1.1 图像灰度化概述  51
    4.1.2 常用的图像灰度化方法  51-52
    4.1.3 基于彩色向量三棱锥的内切球半径的图像灰度化  52-55
  4.2 灰度化图像特征的提取  55
  4.3 实验  55-59
  4.4 本章小结  59-60
5 总结  60-62
  5.1 主要研究内容及总结  60
  5.2 进一步的工作  60-62
参考文献  62-66
感谢  66-67
硕士期间所发表的论文  67

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