專利名稱：一種基于形狀的海量圖像數(shù)據(jù)快速檢索方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像數(shù)據(jù)檢索方法，屬于計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
通常情況下，人類對一個(gè)物體最直觀的感受就是它的形狀信息。在計(jì)算機(jī)圖形圖像處理技術(shù)領(lǐng)域中，基于形狀的圖像檢索是一個(gè)熱門并且重要的技術(shù)方向?，F(xiàn)有的圖像檢索手段，或者是速度可以滿足要求但是精度太低；或者在提高精度時(shí)大幅度降低了檢索速度，均難以應(yīng)用到大規(guī)模的基于內(nèi)容的圖像檢索中去。例如，成對幾何直方圖方法，該方法先將圖像的輪廓分成有向線段的集合，再通過選取任意兩條線段來組成一個(gè)兩條線段的集合，通過這個(gè)集合來統(tǒng)計(jì)組成物體的有向線段之間夾角與距離關(guān)系參數(shù)θ和r。其中θ代表這兩條線段之間的夾角；r代表兩條線段頂點(diǎn)之間的距離(最小距離、最大距離)。對集合中的每一對線段統(tǒng)計(jì)參數(shù)θ和r建立起一個(gè)二維直方圖來表示目標(biāo)形狀的幾何特征。成對幾何直方圖的方法表達(dá)簡便，檢索速度快， 在大規(guī)模的基于形狀的檢索中應(yīng)用比較多，但是該方法的局限性也很明顯首先θ和r兩參數(shù)并不獨(dú)立，θ明顯依賴于r，并且不是尺度不變的；其次，它僅僅考慮了圖像的全局特征，卻忽視了局部特征，并且沒有考慮形狀的各個(gè)部分對整體構(gòu)建時(shí)的不同作用；此外，該方法還有一個(gè)明顯的弊端在于它不能處理平等的線段，而平行線卻是人造物體線框架描述中最常見的關(guān)系。由于這些缺陷，使得成對幾何直方圖的方法在實(shí)際的應(yīng)用中范圍受到了很大的限制。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，成對幾何直方圖的方法對于非規(guī)則形體效果較好，對于規(guī)則形體效果卻不可接受。再比如，不變矩的方法在現(xiàn)在的圖像檢索中的應(yīng)用也比較多。矩特征主要表征了圖像區(qū)域的幾何特征，又稱為幾何矩，直接利用笛卡爾坐標(biāo)系下的標(biāo)準(zhǔn)化的中心矩推導(dǎo)出的七個(gè)矩不變量，由于其具有旋轉(zhuǎn)、平移、尺度等特性的不變特征，所以又稱其為不變矩。在圖像處理中，幾何不變矩作為一個(gè)重要的特征來表示物體，可以據(jù)此特征來對圖像進(jìn)行分類等操作。以下是常用的七個(gè)不變矩的定義(其中ηu代表標(biāo)準(zhǔn)化中心矩)H1 = n 20+ n 02H2 = (η20-η02)2+4ηη2H3 = (n 30-3 n 12)2+ (3 n 21- n 03)2H4 = (n 30+ n 12)2+ (n21+ n 03)2H5= (n30-3n12) (n30+n12) [(n30+n12)2-3( n21+n03)2]+(3 n21-n03) (n21+n03) [3( n30+n12)2-( n21+n03)2] _2] H6= (n20- n02) [(n30+ n12)2-( n21+ n03)2]+4nn(n30+n12) (n21+n03)H7= (3n21-n03) (n21+n03) [3( n30+n12)2-( n21+n03)2]- (n 30-3 n 12) (n21+n03) [3( n30+n12)2-( n21+n03)2但是不變矩的方法檢索速度不夠快，檢索時(shí)的即時(shí)計(jì)算量太大，實(shí)際中很難應(yīng)用
權(quán)利要求
1. 一種基于形狀的海量圖像數(shù)據(jù)快速檢索方法，其特征在于包括以下步驟 步驟一、對海量圖像中的每一張圖像進(jìn)行預(yù)處理，將所有圖像的預(yù)處理結(jié)果組成一個(gè)特征信息數(shù)據(jù)庫；其中，對海量圖像中的單張圖像進(jìn)行預(yù)處理的方法為首先，使用圖像分割的方法將被處理圖像的形狀信息提取出來，并將分割出來的輪廓結(jié)果用一張二值圖像來表示；然后，根據(jù)前步所提取到的形狀信息，計(jì)算出該被處理圖像的近似多邊形；得到近似多邊形后，取其上的所有端點(diǎn)作為它的形狀關(guān)鍵點(diǎn)，并通過這些形狀關(guān)鍵點(diǎn)的信息來映射出形狀邊界信息；之后，對前步所取得的形狀關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行三角剖分與組合，組合出的所有可能的三角形元件的集合稱之為該形狀的組合三角形集合；隨后，計(jì)算組合三角形集合中所有三角形元件與正三角形的矩相似度，并將所有三角形元件得到的矩相似度聚合為一個(gè)直方圖；在取得圖像形狀的直方圖數(shù)據(jù)之后，選取直方圖中最大值的一列作為該圖像形狀的特征標(biāo)注，通過該特征標(biāo)注即可確定出該圖像形狀的主要三角形元件；最后，將處理結(jié)果存入形狀特征數(shù)據(jù)庫中，用于后續(xù)的檢索；步驟二、對當(dāng)前所需要檢索的目標(biāo)圖像進(jìn)行預(yù)處理，得到其特征直方圖和它的主要三角形元件標(biāo)注，但不存入步驟一建立的形狀特征數(shù)據(jù)庫中去；預(yù)處理的方法與步驟一所述方法相同；步驟三、遍歷形狀特征數(shù)據(jù)庫中所有的圖像數(shù)據(jù)，如果某一圖像數(shù)據(jù)的主要三角形元件標(biāo)注與當(dāng)前所需要檢索的目標(biāo)圖像的主要三角形元件標(biāo)注相同，則將此圖像數(shù)據(jù)加入到欲檢索的子樣本集中，否則繼續(xù)遍歷下一個(gè)圖像數(shù)據(jù)；以此類推，直到遍歷完形狀特征數(shù)據(jù)庫中所有的圖像數(shù)據(jù)并得到最后的子樣本集；步驟四、對步驟三選取出的子樣本集中的每一個(gè)圖像數(shù)據(jù)的直方圖與當(dāng)前所需要檢索的目標(biāo)圖像的直方圖進(jìn)行比較，即可得到這些樣本與目標(biāo)圖像的相似程度；最后，對得到的檢索結(jié)果再次進(jìn)行排序，將排好序的結(jié)果返回給檢索用戶。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于形狀的海量圖像數(shù)據(jù)快速檢索方法。首先對海量圖像中每張圖像進(jìn)行預(yù)處理，得到圖像形狀的直方圖數(shù)據(jù)和主要三角形元件，并將這些數(shù)據(jù)組成形狀特征數(shù)據(jù)庫。然后，對當(dāng)前所要檢索的目標(biāo)圖像進(jìn)行同樣的預(yù)處理。之后遍歷數(shù)據(jù)庫中所有圖像數(shù)據(jù)，查找出與被檢索圖像的主要三角形元件相同的圖像，并將其加入到欲檢索的子樣本集中。選取子樣本集中的每個(gè)圖像數(shù)據(jù)的直方圖并與當(dāng)前所需檢索的目標(biāo)圖像直方圖進(jìn)行比較，即可得到這些樣本與目標(biāo)圖像的相似程度。對得到的檢索結(jié)果進(jìn)行排序，將排好序的結(jié)果返回給檢索用戶。本方法步驟少、簡單易行、檢索速度快、魯棒性好，對平移、旋轉(zhuǎn)、伸縮具有不敏感性，適合于海量圖像數(shù)據(jù)中的形狀檢索。
文檔編號G06F17/30GK102402575SQ20111027042
公開日2012年4月4日 申請日期2011年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月14日
發(fā)明者介飛, 李鳳霞, 譚川奇, 陳宇峰 申請人:北京理工大學(xué)