基于內(nèi)容的圖像檢索系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

項(xiàng)立明

摘 要：圖像作為最基本、最重要的多媒體信息形式之一，已經(jīng)隨著信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，而越來越廣泛地應(yīng)用于許多領(lǐng)域。如何提供一個(gè)快速的、有效的圖像信息檢索系統(tǒng)已成為當(dāng)今圖像信息檢索領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。本檢索系統(tǒng)是在Windows 7系統(tǒng)下，利用Matlab2014軟件開發(fā)的基于圖像內(nèi)容的圖像信息檢索應(yīng)用系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要用完成對圖像信息的快速檢索。

關(guān)鍵詞：圖像檢索；顏色；紋理；形狀；特征提取

中圖分類號：TP311.52 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Design and Implementation of Content Based Image Retrieval System

XIANG Liming

（Liaoning Vocational College，Tieling 112099，China）

Abstract：Image as one of the most basic and most important forms of multimedia information，with the development of information technology and network technology， it is becoming more and more widely used in many fields.How to provide a fast and effective image information retrieval system has become a hot research topic in the field of image information retrieval.The retrieval system is under the Windows 7 system，A content-based image information retrieval system based on Matlab 2014 software.This system is mainly used to retrieve the image information.

Keywords：image retrieval；color；texture；shape；feature extraction

1 引言（Introduction）

隨著計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)、軟件技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，集文字、聲音、圖像、視頻、動(dòng)畫、通信等信息技術(shù)為一體的多媒體技術(shù)已成為當(dāng)今信息交流的主體，同時(shí)交流的信息量也隨之飛速增長。

圖像作為最基本，最重要的多媒體信息交流形式之一，已經(jīng)隨著信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，而越來越廣泛地應(yīng)用于人們的社會(huì)生活和工作密切相關(guān)的各個(gè)領(lǐng)域。傳統(tǒng)的基于文本的圖像檢索系統(tǒng)已不能滿足人們的要求，人們希望能夠利用圖像自身的可視化特征對圖像信息進(jìn)行檢索。

2 基于內(nèi)容的圖像檢索的體系結(jié)構(gòu)（Architecture of

content-based image retrieval）

基于內(nèi)容的圖像信息檢索的體系結(jié)構(gòu)主要分為兩個(gè)子系統(tǒng)：圖像特征提取子系統(tǒng)和信息查詢子系統(tǒng)，如圖1所示。

information retrieval

3 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)（Design and implementation

of the system）

3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則

（1）盡量避免系統(tǒng)代碼的重復(fù)開發(fā)。

（2）盡可能提高系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。

（3）系統(tǒng)功能采用模塊化程序設(shè)計(jì)。

（4）盡可能提高系統(tǒng)的人機(jī)接口交互性。

3.2 系統(tǒng)的功能模塊

該檢索系統(tǒng)由以下幾個(gè)功能模塊組成（圖2）：查詢與顯示模塊，特征提取和描述模塊，相似匹配模塊，圖像信息庫管理模塊[1]。

（1）查詢與顯示模塊

查詢與顯示功能模塊的主要功能是輸入示例圖像及圖像的各種特征值并將這些信息傳送給特征提取和描述模塊，然后根據(jù)相似匹配模塊傳送回的圖像的相似度，將最相似的前15幅圖像和相似度按照順序在窗口的顯示區(qū)內(nèi)顯示出來。其中示例圖像可以是庫中圖像，也可以是圖像庫外任何路徑下的圖像。另外在設(shè)置示例圖像的特征值時(shí)可以采用單一的特征，如顏色、紋理、形狀，也可是多個(gè)特征的組合，而且每個(gè)特征還可以設(shè)置不同的權(quán)重值[1]。

（2）特征提取和描述模塊

特征提取和描述模塊是該系統(tǒng)的后臺模塊之一，它的主要的功能是將用戶提供的示例圖像的特征及查詢要求通過該模塊轉(zhuǎn)化為對圖像內(nèi)容的描述，然后將這些有關(guān)示例圖像的圖像內(nèi)容的描述傳送到相似匹配模塊。

（3）相似匹配模塊

相似匹配模塊是該系統(tǒng)的另一個(gè)后臺模塊，其功能是將特征提取和描述模塊中傳送來的示例圖像的圖像內(nèi)容的描述與圖像庫中圖像的內(nèi)容描述進(jìn)行匹配，以確定它們在內(nèi)容上的一致性和相似性，從而檢索出所需要的圖像[2]。該系統(tǒng)在利用顏色特征檢索時(shí)，使用直方圖相交法進(jìn)行相似性匹配；利用紋理和形狀特征檢索時(shí)均采用歐式距離作為相似性匹配。

（4）圖像信息庫管理模塊

圖像信息庫管理模塊的主要功能是對圖像信息庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理與維，信息庫中包括原始圖像文件庫和圖像特征數(shù)據(jù)文件庫。圖像信息庫中的文件以分類文件夾形式存放，由操作系統(tǒng)來管理。建立圖像特征數(shù)據(jù)文件庫的目的是提高檢索的速度。在圖像文件存入圖像文件庫后，將其各種特征數(shù)據(jù)分別入圖像特征數(shù)據(jù)文件庫，在檢索時(shí)，只需計(jì)算示例圖像的特征，其他特征可以從特征數(shù)據(jù)文件中直接得到。

3.3 系統(tǒng)的工作流程

系統(tǒng)運(yùn)行的工作流程如圖3所示。

3.4 系統(tǒng)的工作窗口

本系統(tǒng)的工作窗口如圖4所示。該窗口分為上、中、下三個(gè)部分，上部分是菜單欄和工具欄，中間部分是示例圖像顯示和查詢信息設(shè)置按鈕區(qū)，下部分是檢索結(jié)果顯示區(qū)。

4 結(jié)論（Conclusion）

基于內(nèi)容的圖像檢索在對圖像內(nèi)容進(jìn)行描述時(shí)主要采用了底層視覺特征，例如顏色、形狀、紋理和對象空間位置關(guān)系等。圖像的顏色、紋理和形狀特征從不同角度反映了圖像的屬性，在對圖像內(nèi)容的描述方面各有自己的特點(diǎn)，一種特征只能描述圖像的部分屬性，對圖像內(nèi)容的描述也比較片面，缺少足夠的區(qū)分信息，在圖像尺寸或方向有較大變化時(shí)很難取得理想的檢索效果[3]。為了有效提高檢索性能，在實(shí)際應(yīng)用中通常采用多個(gè)特征綜合使用的檢索方式進(jìn)行檢索操作。

參考文獻(xiàn)（References）

[1] 吳柳蓉.基于內(nèi)容的圖像檢索研究[D].廣西大學(xué)，2008：37-38.

[2] 劉茜.圖像檢索空間關(guān)系技術(shù)的研究[D].華北電力大學(xué)，2008：43-44.

[3] 郭健.基于內(nèi)容的圖像檢索技術(shù)研究[D].貴州大學(xué)，2006：17.