專利名稱：基于分級(jí)顏色分布描述符的圖像內(nèi)容檢索方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像檢索，尤其涉及一種基于分級(jí)顏色分布描述符的圖像內(nèi)容檢索方法。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，計(jì)算機(jī)和寬帶網(wǎng)絡(luò)的普及，數(shù)字獲取設(shè)備和數(shù)字存儲(chǔ)設(shè)備的推廣，包括文字、圖像、視頻、音頻等在內(nèi)的各種多媒體信息數(shù)據(jù)的數(shù)量正以驚人的速度增長。如何盡快地從海量數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)有用的信息是已經(jīng)成為一個(gè)嚴(yán)峻的問題，因此，對(duì)于數(shù)據(jù)高效訪問，特別是對(duì)視覺信息數(shù)據(jù)的高效訪問已經(jīng)變的越來越重要。為了有效解決這一問題，人們提出了基于內(nèi)容的檢索方法，該檢索方法通過對(duì)視覺信息特征的分析，自動(dòng)獲取其內(nèi)容，從而為高效的信息訪問開辟了途徑。目前，在醫(yī)療、 紡織印染、氣象分析、圖書館博物館、安全機(jī)構(gòu)、電影電視等各個(gè)行業(yè)，已經(jīng)出現(xiàn)一些基于內(nèi)容的信息訪問系統(tǒng)，著名的信息訪問系統(tǒng)如QBIC、Photobook、Piction、VisualSEEK等?；趦?nèi)容的檢索已經(jīng)成為一門專門的研究領(lǐng)域，其研究成果已經(jīng)為許多問題的解決做出了貢獻(xiàn)，更多的視覺信息檢索系統(tǒng)還在發(fā)展中。目前，在基于內(nèi)容的檢索方法中，顏色、紋理和空間分布是進(jìn)行檢索的最主要的特征。描述目標(biāo)信息顏色、紋理和空間分布的方法有幾何參數(shù)法、不變矩法、累積直方圖法、顏色布局法等。但事實(shí)上基于特征的檢索方法還遠(yuǎn)沒有得到很好的解決，關(guān)鍵在于目標(biāo)信息顏色、紋理和空間分布的描述是一個(gè)非常復(fù)雜的問題，常常需要使用包括幾何的、統(tǒng)計(jì)的、或形態(tài)學(xué)的方法進(jìn)行描述，使之能與人的感覺相似。而且人對(duì)圖像的感覺不僅是一個(gè)視覺神經(jīng)的反映結(jié)果，還與人關(guān)于現(xiàn)實(shí)世界的知識(shí)密切相關(guān)，所以我們目前只能在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上用數(shù)學(xué)的語言對(duì)這種人的感覺進(jìn)行一定程度的逼近。一種現(xiàn)有技術(shù)的圖像檢索方法是基于不變矩的圖像檢索方法，矩是對(duì)圖像的一種統(tǒng)計(jì)形式，它的計(jì)算要用到圖像或區(qū)域中所有相關(guān)的像素點(diǎn)，對(duì)一個(gè)數(shù)字圖像函數(shù)f(x，y)， 如果它分段連續(xù)且只在XY平面上的有限個(gè)點(diǎn)上不為零，則可證明它的各階矩存在。f (χ,y) 的P+q階矩定義為Σ Zx^V(xJ) ’
χ yf (X，y)的p+q階中心矩定義為=Σ Σ —^p (y - y^ /(x，力
■r y其中，〒= ZWig/W00,歹=Wq丨/W。。，也就是質(zhì)心坐標(biāo)。f (X，y)的歸一化中心矩可表示為
^pqrIpq=-
Moo其中，γ= (p+q)/2+1，p+q = 2，3，…。
將歸一化的二階和三階中心矩進(jìn)行組合就可得到7個(gè)對(duì)圖像的旋轉(zhuǎn)和縮放不變的矩{Φ” Φ2，…，Φ7}，對(duì)圖像庫中的每幅圖像都進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到每幅圖像的7個(gè)不變矩作為特征數(shù)據(jù)，然后與待查詢的圖像的7個(gè)不變矩進(jìn)行比較，就可以判斷圖像的相似度。雖然不變矩法的特征數(shù)據(jù)對(duì)于圖像的旋轉(zhuǎn)和縮放不變，但是由于這種統(tǒng)計(jì)量沒有明確的物理意義，不能準(zhǔn)確地對(duì)圖像進(jìn)行描述，因而其檢索結(jié)果是相當(dāng)粗糙的，不能滿足高效的數(shù)據(jù)訪問的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于分級(jí)顏色分布描述符的圖像內(nèi)容檢索方法，構(gòu)造分級(jí)顏色分布描述符對(duì)圖像進(jìn)行準(zhǔn)確描述，實(shí)現(xiàn)高效的圖像內(nèi)容檢索。為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明提供一種基于分級(jí)顏色分布描述符的圖像內(nèi)容檢索方法，包括以下步驟步驟1，用戶向檢索系統(tǒng)輸入待查詢圖像和檢索要求；步驟2，所述檢索系統(tǒng)構(gòu)造所述待查詢圖像的分級(jí)顏色分布描述符；步驟3，所述檢索系統(tǒng)使用所述待查詢圖像的分級(jí)顏色分布描述符，分級(jí)過濾特征數(shù)據(jù)庫，直至達(dá)到檢索要求，獲得最終特征數(shù)據(jù)庫；步驟4，所述檢索系統(tǒng)根據(jù)最終特征數(shù)據(jù)庫從圖像數(shù)據(jù)庫中查找出相應(yīng)的圖像，并將查找出的圖像反饋給用戶；步驟5，用戶根據(jù)反饋結(jié)果作進(jìn)一步查找；其中，所述步驟2具體包括以下步驟步驟2. 1，所述檢索系統(tǒng)將所述待查詢圖像劃分成K1XK2個(gè)圖像塊，并計(jì)算每一個(gè)圖像塊的平均值，其中，K1和K2均為偶數(shù)；所述待查詢圖像為灰度圖像時(shí)，所述平均值為圖像塊所有像素灰度值的平均值，所述待查詢圖像為彩色圖像時(shí)，所述平均值為圖像塊所有顏色分量亮度值的平均值；步驟2. 2，構(gòu)造定向平均值矢量C，C = {Cl，C2, C3,...., CkixkJ ；步驟2. 3，壓縮所述定向平均值矢量，并提取壓縮后的矢量的前K3個(gè)分量構(gòu)成所述待查詢圖像的分級(jí)顏色分布描述符E，E = Ie1, e2, e3，. . . .，，其中，K3 < K1XKy上述基于分級(jí)顏色分布描述符的圖像內(nèi)容檢索方法，其中，&=2”'，ni = 2， 3，...... -,K2 =2"1 ,n2 = 2,3,...... ;K3 = 1+1(2。上述基于分級(jí)顏色分布描述符的圖像內(nèi)容檢索方法，其中，如果步驟2. 1計(jì)算得到所述待查詢圖像的各個(gè)圖像塊的平均值都相等，步驟2. 2具體為令定向平均值矢量C的各個(gè)分量都等于該平均值。上述基于分級(jí)顏色分布描述符的圖像內(nèi)容檢索方法，其中，如果步驟2. 1計(jì)算得到所述待查詢圖像的各個(gè)圖像塊的平均值不完全相同，所述步驟2. 2具體包括以下步驟 步驟2. 2. 1，按照自外向內(nèi)的順序從同一圈圖像塊的平均值中選取一對(duì)間隔距離最小的最大值-最小值對(duì)；步驟2. 2. 2，由步驟2. 2. 1選取的最大值-最小值對(duì)確定旋轉(zhuǎn)方向；步驟 2. 2. 3，以步驟2. 2. 2確定的旋轉(zhuǎn)方向，從步驟2. 2. 1選取的最大值-最小值對(duì)的最大值到最小值，按照自外向內(nèi)的螺旋旋轉(zhuǎn)方法對(duì)所述待查詢圖像的所有圖像塊進(jìn)行遍歷，并按照該遍歷順序?qū)D像塊的平均值組成定向平均值矢量C，C = Ic1, C2, C3, .... , cK1XK2}。上述基于分級(jí)顏色分布描述符的圖像內(nèi)容檢索方法，其中，所述步驟2.2. 1具體為首先從所述待查詢圖像的邊緣圖像塊中選取一對(duì)間隔距離最小的平均值最大值-最小值對(duì)，如果無法從所述待查詢圖像的邊緣圖像塊中選取，則按照自外向內(nèi)的順序從內(nèi)圈中選?。粡耐蝗D像塊的平均值中找出所有的最大值和最小值，假設(shè)找到P個(gè)最大值和Q 個(gè)最小值，組成PXQ個(gè)最大值-最小值對(duì)，計(jì)算每一對(duì)最大值與最小值之間的間隔距離S，計(jì)算間隔距離S時(shí)，如果計(jì)算得到的間隔距離S的值大于O K2-4)/2，使S= (2 K2-4) -S ；如果通過計(jì)算，只有一個(gè)間隔距離最小的最大值-最小值對(duì)，則該最大值-最小值對(duì)就是被選取的間隔距離最小的最大值-最小值對(duì)；如果通過計(jì)算，有多個(gè)間隔距離最小的最大值-最小值對(duì)，則通過比較最大值或者最小值的相鄰項(xiàng)來確定一對(duì)，如果通過比較最大值或者最小值的相鄰項(xiàng)仍無法確定出一對(duì)，則從中任意選取一對(duì)。上述基于分級(jí)顏色分布描述符的圖像內(nèi)容檢索方法，其中，所述步驟2. 2. 2具體為如果步驟2. 2. 1選取的最大值-最小值對(duì)的間隔距離S小于01^+21(2-4)/2，則旋轉(zhuǎn)方向確定為從最大值經(jīng)最小間隔距離到最小值的方向；如果步驟2. 2. 1選取的最大值-最小值對(duì)的間隔距離S等于(4K-4)/2，則通過最大值或者最小值的相鄰項(xiàng)來確定旋轉(zhuǎn)方向；如果步驟2. 2. 1選取的最大值-最小值對(duì)的間隔距離S等于(4K-4)/2，且除該最大值和最小值外，同一圈的其他圖像塊的平均值都相等，按照自外向內(nèi)的順序從該圈的內(nèi)圈中選取一對(duì)最大值-最小值對(duì)來確定旋轉(zhuǎn)方向。上述基于分級(jí)顏色分布描述符的圖像內(nèi)容檢索方法，其中，用最大值-次最大值對(duì)代替最大值-最小值對(duì)。上述基于分級(jí)顏色分布描述符的圖像內(nèi)容檢索方法，其中，用最小值-次最小值對(duì)代替最大值-最小值對(duì)。上述基于分級(jí)顏色分布描述符的圖像內(nèi)容檢索方法，其中，在所述步驟2. 3中采用HAAR小波壓縮法壓縮所述定向平均值矢量C。上述基于分級(jí)顏色分布描述符的圖像內(nèi)容檢索方法，其中，所述步驟3具體包括以下步驟步驟3. 1，所述檢索系統(tǒng)根據(jù)步驟1輸入的檢索要求確定分級(jí)檢索的級(jí)數(shù)J，其中，J為整數(shù)，且1彡J彡K3 ；步驟3. 2，設(shè)j = 0，j彡J ；步驟3. 3，j = j+1，所述檢索系統(tǒng)將經(jīng)過(j_l)次過濾的特征數(shù)據(jù)庫與所述矢量E的第j項(xiàng)分量^進(jìn)行特征匹配，過濾掉所述經(jīng)過(j_l)次過濾的特征數(shù)據(jù)庫中與分量ej不匹配的特征數(shù)據(jù)，得到經(jīng)過j次過濾的特征數(shù)據(jù)庫；步驟3. 4，判斷j是否小于J，如果為是，返回步驟3. 3，如果為否，則說明已得到符合檢索要求的最終特征數(shù)據(jù)庫。本發(fā)明基于分級(jí)顏色分布描述符的圖像內(nèi)容檢索方法具有如下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明基于分級(jí)顏色分布描述符的圖像內(nèi)容檢索方法使用分級(jí)顏色分布描述符對(duì)圖像進(jìn)行描述，分級(jí)顏色分布描述符包含圖像的顏色信息、空間分布信息和紋理信息，可對(duì)圖像進(jìn)行準(zhǔn)確、直觀的描述；分級(jí)顏色分布描述符具有旋轉(zhuǎn)和縮放不變形，有著很好的抗干擾能力；而且分級(jí)顏色分布描述符結(jié)構(gòu)簡單、數(shù)據(jù)量小，檢索時(shí)可大大降低計(jì)算量，提高檢索效率；本發(fā)明基于分級(jí)顏色分布描述符的圖像內(nèi)容檢索方法使用分級(jí)顏色分布描述符進(jìn)行特征匹配，由于分級(jí)顏色分布描述符具有分級(jí)特性，可進(jìn)行分級(jí)檢索，符合對(duì)視覺信息進(jìn)行高效訪問的要求；而且每次特征匹配只使用一個(gè)特征，每進(jìn)行一次特征匹配，就要過濾掉大量特征數(shù)據(jù)，大大降低了計(jì)算量，提高了檢索速度。


本發(fā)明的基于分級(jí)顏色分布描述符的圖像內(nèi)容檢索方法由以下的實(shí)施例及附圖
圖1是本發(fā)明基于分級(jí)顏色分布描述符的圖像內(nèi)容檢索方法的流程圖。圖2是本發(fā)明一具體實(shí)施例中圖像劃分的示意圖。圖3是本發(fā)明一具體實(shí)施例中確定旋轉(zhuǎn)方向的示意圖。圖4是本發(fā)明一具體實(shí)施例中構(gòu)造定向平均值矢量的示意圖。圖5是本發(fā)明一具體實(shí)施例中進(jìn)行分級(jí)特征匹配的流程圖。
具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合圖1 圖5對(duì)本發(fā)明的基于分級(jí)顏色分布描述符的圖像內(nèi)容檢索方法作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。參見圖1，本發(fā)明的基于分級(jí)顏色分布描述符的圖像內(nèi)容檢索方法包括以下步驟步驟1，用戶向檢索系統(tǒng)輸入待查詢圖像和檢索要求；步驟2，所述檢索系統(tǒng)構(gòu)造所述待查詢圖像的分級(jí)顏色分布描述符；步驟2. 1，所述檢索系統(tǒng)將所述待查詢圖像劃分成K1 XK2個(gè)圖像塊，并計(jì)算每一個(gè)圖像塊的平均值，其中，K1和K2均為偶數(shù)；較佳地，盡=2"1,H1 = 2,3,...... -,K2 =2"2 ,n2 = 2,3,......；所述待查詢圖像為灰度圖像時(shí)，所述平均值為圖像塊所有像素灰度值的平均值， 所述待查詢圖像為彩色圖像時(shí)，所述平均值為圖像塊所有顏色分量亮度值的平均值；步驟2. 2，構(gòu)造定向平均值矢量 C，C = Ic1, C2, C3, .... , cK1XK2}；步驟2. 3，壓縮所述定向平均值矢量，并提取壓縮后的矢量的前K3個(gè)分量構(gòu)成所述待查詢圖像的分級(jí)顏色分布描述符E，E = Ie1, e2, e3，. . . .，，其中，K3 < K1XK2 ；較佳地，K3= K^K2 ；步驟3，所述檢索系統(tǒng)使用所述待查詢圖像的分級(jí)顏色分布描述符，分級(jí)過濾特征數(shù)據(jù)庫，直至達(dá)到檢索要求，獲得最終特征數(shù)據(jù)庫；步驟4，所述檢索系統(tǒng)根據(jù)最終特征數(shù)據(jù)庫從圖像數(shù)據(jù)庫中查找出相應(yīng)的圖像，并將查找出的圖像反饋給用戶；步驟5，用戶根據(jù)反饋結(jié)果作進(jìn)一步查找。本發(fā)明基于分級(jí)顏色分布描述符的圖像內(nèi)容檢索方法中的分級(jí)顏色分布描述符包含圖像的顏色信息、空間分布信息和紋理信息，且具有旋轉(zhuǎn)和縮放不變性，可對(duì)圖像進(jìn)行準(zhǔn)確描述，另外，該分級(jí)顏色分布描述符具有分級(jí)特性，利用該分級(jí)顏色分布描述符可進(jìn)行分級(jí)檢索，能提高圖像檢索效率?，F(xiàn)以具體實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明的基于分級(jí)顏色分布描述符的圖像內(nèi)容檢索方法本實(shí)施例的基于分級(jí)顏色分布描述符的圖像內(nèi)容檢索方法包括以下步驟步驟S100，用戶向檢索系統(tǒng)輸入待查詢圖像和檢索要求；例如，輸入的待查詢圖像的大小為MXN ；所述檢索要求決定分級(jí)檢索的級(jí)數(shù)；步驟S200，所述檢索系統(tǒng)構(gòu)造所述待查詢圖像的分級(jí)顏色分布描述符；步驟S210，所述檢索系統(tǒng)對(duì)所述待查詢圖像進(jìn)行劃分，將所述待查詢圖像劃分成KXK個(gè)圖像塊，K為偶數(shù)，并計(jì)算每個(gè)圖像塊的平均值；所述待查詢圖像為灰度圖像時(shí)，所述平均值為圖像塊所有像素灰度值的平均值， 所述待查詢圖像為彩色圖像時(shí)，所述平均值為圖像塊所有顏色分量亮度值的平均值；本實(shí)施例中，在圖像劃分上采用均勻的劃分方法(即K1 = K2 = K)，但本發(fā)明不限于此，也可采用非均勻的劃分方法，即K1興K2 ；較佳地，K的取值范圍為4、8、16 ；例如，取K = 4，如圖2所示，所述檢索系統(tǒng)將所述待查詢圖像劃分成4X4個(gè)圖像塊，該4X4個(gè)圖像塊形成一個(gè)4X4階陣列；按照逐行、逐列的順序排列平均值，形成平均值矢量A，A = Ia1, a2, a3，....， ，....，a16}，其中，EiiG = 1,2,... ,16)表示圖像塊的平均值，如圖2所示；所述平均值矢量A包含圖像的顏色信息和空間分布信息，且具有縮放不變性；步驟S220，構(gòu)造定向平均值矢量 C，C = Ic1, c2, C3, .... , cK1XK2}；步驟S221，按照自外向內(nèi)的順序從同一圈圖像塊的平均值中選取一對(duì)間隔距離最小的最大值-最小值對(duì)；應(yīng)當(dāng)首先從所述待查詢圖像的邊緣圖像塊(最外圈)中選取，具體做法如下以第一行、第一列的圖像塊的平均值為第一項(xiàng)，按順時(shí)針(或者逆時(shí)針)方向排列所述待查詢圖像的邊緣圖像塊的平均值，形成矢量B ；從矢量B中找出所有的最大值和最小值，假設(shè)找到P個(gè)最大值和Q個(gè)最小值，則它們可組成PXQ個(gè)最大值一最小值對(duì)，計(jì)算每一對(duì)最大值與最小值之間的間隔距離S，計(jì)算間隔距離S時(shí)，如果計(jì)算得到的間隔距離S的值大于(4K-4)/2，則應(yīng)使S = (4K-4)-S ；如果通過計(jì)算，只有一個(gè)間隔距離最小的最大值-最小值對(duì)，則該最大值-最小值對(duì)即是被選取的間隔距離最小的最大值-最小值對(duì)；如果通過計(jì)算，有多個(gè)間隔距離最小的最大值-最小值對(duì)，則通過比較最大值(或者最小值)的相鄰項(xiàng)來確定一對(duì)，例如比較最大值的相鄰項(xiàng)，相鄰項(xiàng)中最先出現(xiàn)較大值的最大值-最小值對(duì)被確定為要選取的最大值-最小值對(duì)；如果通過比較最大值(或者最小值)的相鄰項(xiàng)仍無法確定出一對(duì)，例如每對(duì)最大值-最小值對(duì)的相鄰項(xiàng)都對(duì)應(yīng)相等，則可從中任意選取一對(duì)；如果所述待查詢圖像的各個(gè)邊緣圖像塊的平均值都相等，最大值-最小值對(duì)就無法從所述待查詢圖像的邊緣圖像塊中選取，此時(shí)，按照自外向內(nèi)的順序從內(nèi)圈中選取一對(duì)， 即先從最外圈中選取，若選取不到，就從靠最外圈最近的第一內(nèi)圈中選取，若仍然選取不到，就從靠所述第一內(nèi)圈最近的第二內(nèi)圈中選取，以此類推；例如，按順時(shí)針方向排列所述待查詢圖像的邊緣圖像塊的平均值，形成矢量B = Ia1, a2, a3, a4, a8, a12, . . . . , a5}，矢量B中只有一個(gè)最大值和一個(gè)最小值，分別是Ei1和ει12, 如圖2所示；步驟S222，由步驟S221選取的最大值-最小值對(duì)確定旋轉(zhuǎn)方向；如果步驟S221選取的最大值-最小值對(duì)的間隔距離S小于GK-4) /2，則旋轉(zhuǎn)方向確定為從最大值經(jīng)最小間隔距離到最小值的方向；如果步驟S221選取的最大值-最小值對(duì)的間隔距離S等于GK-4) /2，則要通過最大值(或者最小值)的相鄰項(xiàng)來確定旋轉(zhuǎn)方向，例如以最大值的相鄰項(xiàng)中最先出現(xiàn)較大值的方向?yàn)樾D(zhuǎn)方向；所述旋轉(zhuǎn)方向或者是順時(shí)針方向，或者是逆時(shí)針方向；如果步驟S221選取的最大值-最小值對(duì)的間隔距離S等于(4Κ_4)/2，且除該最大值和最小值外，同一圈的其他圖像塊的平均值都相等，這說明無法通過該圈的最大值-最小值對(duì)確定旋轉(zhuǎn)方向，此時(shí)，要按照自外向內(nèi)的順序從該圈的內(nèi)圈中選取一對(duì)最大值-最小值對(duì)來確定旋轉(zhuǎn)方向，從該圈的內(nèi)圈中選取一對(duì)最大值-最小值對(duì)的方法參照步驟S221，確定旋轉(zhuǎn)方向的方法參照上述步驟；例如，最大值B1與最小值a12之間的間隔距離S為4，小于(4K-4)/2 = 6，旋轉(zhuǎn)方向確定為逆時(shí)針方向(從a12出發(fā)經(jīng)最小間隔距離到％的方向)，如圖3所示；步驟S223，以步驟S222確定的旋轉(zhuǎn)方向，從步驟S221選取的最大值-最小值對(duì)的最大值到最小值，按照自外向內(nèi)的螺旋旋轉(zhuǎn)方法對(duì)所述待查詢圖像的所有圖像塊進(jìn)行遍歷，并按照該遍歷順序?qū)D像塊的平均值組成一個(gè)定向平均值矢量C，C = {Cl，c2，c3，....，
cKXlJ ‘所述定向平均值矢量C具有旋轉(zhuǎn)不變性，這里的旋轉(zhuǎn)不變性是指對(duì)士 90°， 士 180°，士 270°，...等90°的整數(shù)倍的旋轉(zhuǎn)不變，因此，所述定向平均值矢量C具有旋轉(zhuǎn)和縮放不變性，且包含圖像的顏色信息和空間分布信息；本實(shí)施例通過選取一對(duì)平均值最大值-最小值對(duì)來確定旋轉(zhuǎn)方向，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)造定向平均值矢量，但本發(fā)明不限于此，本發(fā)明還可以通過選取一對(duì)平均值最大值-次最大值對(duì)，或者平均值最小值-次最小值對(duì)來確定旋轉(zhuǎn)方向，構(gòu)造定向平均值矢量；例如，所述定向平均值矢量C = Ia1
an, hJ，遍歷所述待查詢圖像的所有圖像塊的順序如圖4所示；如果步驟S210計(jì)算得到所述待查詢圖像的各個(gè)圖像塊的平均值都相等，則令定向平均值矢量C的各個(gè)分量都等于該平均值；步驟S230，壓縮所述定向平均值矢量，并提取壓縮后的矢量的前K個(gè)項(xiàng)構(gòu)成所述待查詢圖像的分級(jí)顏色分布描述符；本實(shí)施例中采用HAAR小波壓縮法壓縮所述定向平均值矢量C，得到壓縮后的矢量 D，D = Id1, d2，d3，....，dKXK}，提取矢量D的前^(個(gè)項(xiàng)構(gòu)成一個(gè)新的矢量E，E = Ie1, e2, e3, . . . . , e2K}，所述矢量E就是所述待查詢圖像的分級(jí)顏色分布描述符；所述矢量E中，ei是所述待查詢圖像的均值(即整個(gè)圖像的均值)，％ 是所述待查詢圖像的高階分量，可用于描述圖像的紋理；由于所述矢量E是所述定向平均值矢量C壓縮后得到的，壓縮處理不改變矢量的旋轉(zhuǎn)和縮放不變性，因此，所述矢量E具有旋轉(zhuǎn)和縮放不變性，有著很好的抗干擾能力，同時(shí)所述矢量E包含圖像的顏色信息、空間分布信息和紋理信息，對(duì)圖像的描述非常直觀，與人的感覺很相似，即所述矢量E可對(duì)圖像進(jìn)行準(zhǔn)確描述；所述矢量E中的各個(gè)分量都是經(jīng)過壓縮處理后的數(shù)據(jù)，且所述矢量E的維數(shù)為 2K(遠(yuǎn)小于KXK)，因此，所述矢量E結(jié)構(gòu)簡潔、數(shù)據(jù)量小，使用所述矢量E進(jìn)行檢索可大大降低計(jì)算量，提高檢索效率；步驟S300，所述檢索系統(tǒng)使用所述待查詢圖像的分級(jí)顏色分布描述符，分級(jí)過濾特征數(shù)據(jù)庫，直至達(dá)到檢索要求，獲得最終特征數(shù)據(jù)庫；
所述檢索系統(tǒng)設(shè)有圖像數(shù)據(jù)庫，構(gòu)造圖像數(shù)據(jù)庫中每一幅圖像的分級(jí)顏色分布描述符，這些分級(jí)顏色分布描述符的集合就構(gòu)成所述檢索系統(tǒng)的特征數(shù)據(jù)庫；參見圖5，步驟S310，所述檢索系統(tǒng)根據(jù)步驟SlOO輸入的檢索要求確定分級(jí)檢索的級(jí)數(shù)J，其中，J為整數(shù)，且1彡J彡I ；如果檢索要求只要求進(jìn)行粗略檢索，J取小于觀的值就可以了，如果檢索要求要求進(jìn)行精細(xì)檢索，取J = I;步驟S320，設(shè) j = 0，j 彡 J ；步驟S330，j = j+1，所述檢索系統(tǒng)將經(jīng)過(j_l)次過濾的特征數(shù)據(jù)庫與所述矢量 E的第j項(xiàng)分量ej進(jìn)行特征匹配，過濾掉所述經(jīng)過(j_l)次過濾的特征數(shù)據(jù)庫中與分量~ 不匹配的特征數(shù)據(jù)，得到經(jīng)過j次過濾的特征數(shù)據(jù)庫；經(jīng)過0次過濾的特征數(shù)據(jù)庫就是所述檢索系統(tǒng)的原始特征數(shù)據(jù)庫；步驟S340，判斷j是否小于J，如果為是，返回步驟S330，如果為否，則說明已得到符合檢索要求的最終特征數(shù)據(jù)庫；級(jí)數(shù)J的取值不同，進(jìn)行特征匹配的次數(shù)不同，也就是說，利用分級(jí)顏色分布描述符可進(jìn)行分級(jí)檢索，對(duì)于粗略檢索，只需提取所述矢量E的前幾個(gè)分量進(jìn)行特征匹配(甚至只提取所述矢量E的第一個(gè)分量進(jìn)行特征匹配)，只有精細(xì)檢索才提取所述矢量E的全部分量進(jìn)行特征匹配，符合對(duì)視覺信息進(jìn)行高效訪問的要求；每一次特征匹配只使用一個(gè)特征(所述矢量E的一個(gè)分量)，且每進(jìn)行一次特征匹配，就要過濾掉大量特征數(shù)據(jù)，大大降低了計(jì)算量，提高了檢索速度；步驟S400，所述檢索系統(tǒng)根據(jù)最終特征數(shù)據(jù)庫從圖像數(shù)據(jù)庫中查找出相應(yīng)的圖像，并將查找出的圖像反饋給用戶；步驟S500，用戶根據(jù)反饋結(jié)果作進(jìn)一步查找。
權(quán)利要求
1.一種基于分級(jí)顏色分布描述符的圖像內(nèi)容檢索方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟1，用戶向檢索系統(tǒng)輸入待查詢圖像和檢索要求；步驟2，所述檢索系統(tǒng)構(gòu)造所述待查詢圖像的分級(jí)顏色分布描述符； 步驟2. 1，所述檢索系統(tǒng)將所述待查詢圖像劃分成K1XK2個(gè)圖像塊，并計(jì)算每一個(gè)圖像塊的平均值，其中，K1和K2均為偶數(shù)；所述待查詢圖像為灰度圖像時(shí)，所述平均值為圖像塊所有像素灰度值的平均值，所述待查詢圖像為彩色圖像時(shí)，所述平均值為圖像塊所有顏色分量亮度值的平均值； 步驟2. 2，構(gòu)造定向平均值矢量C，C = Ic1, C2, C3, .... , cK1XK2}； 步驟2. 3，壓縮所述定向平均值矢量，并提取壓縮后的矢量的前K3個(gè)分量構(gòu)成所述待查詢圖像的分級(jí)顏色分布描述符E，E = Ie1, e2, e3，. . . .，，其中，K3 < K1XK2 ；步驟3，所述檢索系統(tǒng)使用所述待查詢圖像的分級(jí)顏色分布描述符，分級(jí)過濾特征數(shù)據(jù)庫，直至達(dá)到檢索要求，獲得最終特征數(shù)據(jù)庫；步驟4，所述檢索系統(tǒng)根據(jù)最終特征數(shù)據(jù)庫從圖像數(shù)據(jù)庫中查找出相應(yīng)的圖像，并將查找出的圖像反饋給用戶；步驟5，用戶根據(jù)反饋結(jié)果作進(jìn)一步查找。
2.如權(quán)利要求1所述的基于分級(jí)顏色分布描述符的圖像內(nèi)容檢索方法，其特征在于， Kx=T' ,H1 = 2,3,...... -,K2 =2"1 ,n2 = 2,3,...... ；K3 = 1^+1(2。
3.如權(quán)利要求1所述的基于分級(jí)顏色分布描述符的圖像內(nèi)容檢索方法，其特征在于， 如果步驟2. 1計(jì)算得到所述待查詢圖像的各個(gè)圖像塊的平均值都相等，步驟2. 2具體為令定向平均值矢量C的各個(gè)分量都等于該平均值。
4.如權(quán)利要求1所述的基于分級(jí)顏色分布描述符的圖像內(nèi)容檢索方法，其特征在于， 如果步驟2. 1計(jì)算得到所述待查詢圖像的各個(gè)圖像塊的平均值不完全相同，所述步驟2. 2 具體包括以下步驟步驟2. 2. 1，按照自外向內(nèi)的順序從同一圈圖像塊的平均值中選取一對(duì)間隔距離最小的最大值-最小值對(duì)；步驟2. 2. 2，由步驟2. 2. 1選取的最大值-最小值對(duì)確定旋轉(zhuǎn)方向； 步驟2. 2. 3，以步驟2. 2. 2確定的旋轉(zhuǎn)方向，從步驟2. 2. 1選取的最大值-最小值對(duì)的最大值到最小值，按照自外向內(nèi)的螺旋旋轉(zhuǎn)方法對(duì)所述待查詢圖像的所有圖像塊進(jìn)行遍歷，并按照該遍歷順序?qū)D像塊的平均值組成定向平均值矢量C，C = {Cl，C2, C3,....,cKl XK2^ °
5.如權(quán)利要求4所述的基于分級(jí)顏色分布描述符的圖像內(nèi)容檢索方法，其特征在于， 所述步驟2. 2. 1具體為首先從所述待查詢圖像的邊緣圖像塊中選取一對(duì)間隔距離最小的平均值最大值-最小值對(duì)，如果無法從所述待查詢圖像的邊緣圖像塊中選取，則按照自外向內(nèi)的順序從內(nèi)圈中選??；從同一圈圖像塊的平均值中找出所有的最大值和最小值，假設(shè)找到P個(gè)最大值和 Q個(gè)最小值，組成PXQ個(gè)最大值-最小值對(duì)，計(jì)算每一對(duì)最大值與最小值之間的間隔距離S，計(jì)算間隔距離S時(shí)，如果計(jì)算得到的間隔距離S的值大于(^^+21-4)/2,使S = (2Κ1+2Κ2-4) -S ；如果通過計(jì)算，只有一個(gè)間隔距離最小的最大值-最小值對(duì)，則該最大值-最小值對(duì)就是被選取的間隔距離最小的最大值-最小值對(duì)；如果通過計(jì)算，有多個(gè)間隔距離最小的最大值-最小值對(duì)，則通過比較最大值或者最小值的相鄰項(xiàng)來確定一對(duì)，如果通過比較最大值或者最小值的相鄰項(xiàng)仍無法確定出一對(duì)， 則從中任意選取一對(duì)。
6.如權(quán)利要求4所述的基于分級(jí)顏色分布描述符的圖像內(nèi)容檢索方法，其特征在于， 所述步驟2. 2. 2具體為如果步驟2. 2. 1選取的最大值-最小值對(duì)的間隔距離S小于01^+21(2-4)/2，則旋轉(zhuǎn)方向確定為從最大值經(jīng)最小間隔距離到最小值的方向；如果步驟2. 2. 1選取的最大值-最小值對(duì)的間隔距離S等于(4K-4)/2，則通過最大值或者最小值的相鄰項(xiàng)來確定旋轉(zhuǎn)方向；如果步驟2. 2. 1選取的最大值-最小值對(duì)的間隔距離S等于(4Κ-4)/2，且除該最大值和最小值外，同一圈的其他圖像塊的平均值都相等，按照自外向內(nèi)的順序從該圈的內(nèi)圈中選取一對(duì)最大值-最小值對(duì)來確定旋轉(zhuǎn)方向。
7.如權(quán)利要求4 6中任一權(quán)利要求所述的基于分級(jí)顏色分布描述符的圖像內(nèi)容檢索方法，其特征在于，用最大值-次最大值對(duì)代替最大值-最小值對(duì)。
8.如權(quán)利要求4 6中任一權(quán)利要求所述的基于分級(jí)顏色分布描述符的圖像內(nèi)容檢索方法，其特征在于，用最小值-次最小值對(duì)代替最大值-最小值對(duì)。
9.如權(quán)利要求1所述的基于分級(jí)顏色分布描述符的圖像內(nèi)容檢索方法，其特征在于， 在所述步驟2. 3中采用HAAR小波壓縮法壓縮所述定向平均值矢量C。
10.如權(quán)利要求1所述的基于分級(jí)顏色分布描述符的圖像內(nèi)容檢索方法，其特征在于， 所述步驟3具體包括以下步驟步驟3. 1，所述檢索系統(tǒng)根據(jù)步驟1輸入的檢索要求確定分級(jí)檢索的級(jí)數(shù)J，其中，J為整數(shù)，且1彡J彡K3;步驟3.2，設(shè)j = 0，j彡J;步驟3.3，j = j+1，所述檢索系統(tǒng)將經(jīng)過(j_l)次過濾的特征數(shù)據(jù)庫與所述矢量E的第j項(xiàng)分量e」進(jìn)行特征匹配，過濾掉所述經(jīng)過(j-Ι)次過濾的特征數(shù)據(jù)庫中與分量ej不匹配的特征數(shù)據(jù)，得到經(jīng)過j次過濾的特征數(shù)據(jù)庫；步驟3. 4，判斷j是否小于J，如果為是，返回步驟3. 3，如果為否，則說明已得到符合檢索要求的最終特征數(shù)據(jù)庫。
全文摘要
本發(fā)明的基于分級(jí)顏色分布描述符的圖像內(nèi)容檢索方法包括以下步驟步驟1，用戶向檢索系統(tǒng)輸入待查詢圖像和檢索要求；步驟2，所述檢索系統(tǒng)構(gòu)造所述待查詢圖像的分級(jí)顏色分布描述符；步驟3，所述檢索系統(tǒng)使用所述待查詢圖像的分級(jí)顏色分布描述符，分級(jí)過濾特征數(shù)據(jù)庫，直至達(dá)到檢索要求，獲得最終特征數(shù)據(jù)庫；步驟4，所述檢索系統(tǒng)根據(jù)最終特征數(shù)據(jù)庫從圖像數(shù)據(jù)庫中查找出相應(yīng)的圖像，并將查找出的圖像反饋給用戶；步驟5，用戶根據(jù)反饋結(jié)果作進(jìn)一步查找。本發(fā)明的基于分級(jí)顏色分布描述符的圖像內(nèi)容檢索方法構(gòu)造分級(jí)顏色分布描述符對(duì)圖像進(jìn)行準(zhǔn)確描述，可大大提高圖像內(nèi)容檢索的效率。
文檔編號(hào)G06F17/30GK102306179SQ20111024908
公開日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月26日
發(fā)明者吳冠勇, 孔曉東 申請(qǐng)人:上海冠勇信息科技有限公司