基于颜色和形状特征的彩色图像检索方法

1、 第7期 孙君顶等 : 基于颜色和形状特征的彩色图像检索方法 825 J = Y/ F ( 11 这里 X 代表检索结果返回的图像总数 , Y 代表查询 结果中与例子图像相关的目标图像数 , F 表示图像 库中与例子图像相关的目标图像总数 。由精确度和 检索率的定义可知 , I 0 , 1 , J 0 , 1 。通过执行 例子集合中的各个查询来计算出查询的平均检索精 度和查全率 ,据此就能给出系统的检索性能评价 。 对于试验 1 , 本文是采用 “检索率” 来对检索结 果进行评价 。实验是从每类图像中分别抽取 2 幅图 像作为检索实例图像进行了 12 次检索 , 在 12 次检 索结果中 ,检

2、索出的前 7 幅图像中检索率的平均值 为 7213 % ,采用文献 9 方法的 12 次检索结果中 ,在 检索出的前 7 幅图像中检索率的平均值为 5819 % , 而采用颜色直方图方法 1 的 12 次检索结果中 ,在检 索出的前 7 幅图像中检索率的平均值仅为 4512 % 。 图 2 给出了本文方法 、 文献 9 方法和直方图方法的 其中 1 次的检索结果 , 其中每行最左边的一幅图像 为示例图像兼检索结果 ,随后为检索结果图像队列 , 从左至右相似度是由大到小顺序排列的 。 在光照不同的情况下 , 由于本文方法是采用颜 色的不变量 ( 色调 作为图像的颜色特征 , 因此该特 征相对于直

3、方图方法来说 ,受光照的影响相对较小 , 同时由于本文方法同时采用颜色信息和空间信息作 为检索依据 ,因此取得了较好的检索效果 。文献 9 的方法虽对于有明显物体出现的图像有较好的检索 效果 ,但对于该类图像 , 由于受光照变化的影响 , 图 像中物体的特征发生了较大的变化 , 因而影响了该 方法的检索性能 , 而直方图方法则由于完全丢弃了 图像的空间信息 , 因此直方图方法的检索结果中包 含了许多与示例图像完全不相关的图像 。 (a 本文方法检索结果 (b 文献 9 方法检索结果 (c 直方图方法检索结果 图2 试验 1 示例图像和检索图像队列 对于试验 2 , 本文利用精确度和检索率相结合

4、 的方法来检验本文方法的检索结果 。试验是先在图 像库中选取 5 类图像 , 且在每类图像中抽取 5 幅图 像共组成 25 次查询 ,然后结合这 25 次查询 ,计算出 在不同检索率条件下系统的平均精确度 , 同时计算 出直方图方法和文献 9 方法在相应检索率条件下 的平均精确度 ,3 种方法的统计结果如图 3 所示 。 从图 3 还可以看出 ,本文方法明显优于直方图方法 , 对于文献 9 的方法 ,由于采用区域生长的方法对图 像进行分割来提取图像中的物体 , 因此当图像中有 明显物体出现时 , 采用该方法可取得较好的检索效 果 ,从图 3 还可看出 ,在较低的检索率条件下 ,文献 图3 检索

5、率与精确度变化曲线 826 中国图象图形学报 第9卷 9 的方法稍优于本文方法 , 但在其他条件下 , 本文 方法明显占优 ,同时在提取图像的特征时 ,本文方法 的计算复杂度明显低于文献 9 的方法 。图 4 给出 了本文方法 、 文献 9 方法和直方图方法的一次检索 结果 。 (a 本文方法检索结果 ( b 文献 9 方法检索结果 (c 直方图方法检索结果 图4 试验 2 示例图像和检索图像队列 为了检验本文方法对旋转和平移等形变的敏感 程度 , 还用多幅示例图像进行了不同角度和各种平 移等形变处理的检索试验 , 发现本文方法仍具有较 好的检索效果 。另外 , 在试验过程中 , 还对图像区域

6、 子块的尺寸进行了调整试验 , 结果发现 , 对同一类图 像 , 区域子块的尺寸越小 , 相似性测量的效果越好 , 而且对图像中的小尺寸物体也有更好的识别能力 , 但是由于减小子块的尺寸以后 , 检索速度却受到了 较大影响 , 因此 , 在实际应用中可以折中考虑两种因 素 , 选取合适的分块尺寸 , 同时 , 对不同类别的图像 , 可通过调整式 ( 9 中参数 W1 , W2 的取值 , 以便获取 更好的检索效果 。 具有较好的检索性能 , 其检索结果能较好地接近人 的视觉感知效果 , 但如何在检索过程中引入学习机 制 ( 如相关反馈技术 , 是本文方法下一步的研究内 容。 参 考 文 献 1

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11、 Color2spatial image indexing and appliations D . Cornell Uni2 versity , New Y ork , USA , 1998 :2032. 6 结 论 本文提出了一种新方法 , 将彩色图像的颜色特 征和空间信息特征用于彩色图像的相似性检索 , 即 采用改进的颜色空间进一步提高了颜色模型的准确 性 , 同时由于颜色的色调分量反映了图像颜色的不 变量 , 且图像的状态矩阵不仅反映了图像的空间位 置关系 , 也反映了图像的形状信息 , 因此采用两种特 征相结合的方法进一步提高了图像检索的准确性 。 本文方法推导简单 , 且对图像没有特

12、殊的限制和预 处理要求 。试验结果表明 , 本文方法不但有效 , 而且 第7期 孙君顶等 : 基于颜色和形状特征的彩色图像检索方法 827 9 王涛 , 胡事民 , 孙家广 . 基于颜色2空间的图像检索 J . 软件学 崔江涛 1975 年生 ,2001 年获西安电 子科技大学计算机应用专业硕士学位 , 现 为西安电子科技大学多媒体技术研究所在 职博士研究生 。主要研究方向为多媒体数 据库管理 、 图像处理 、 多媒体网络互联 。 报 , 2002 ,13 (10 :20312036. 10 Gevers T , Smeuder A W M. Evaluating color and shap

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