基于圖像檢索的高校作品管理系統(tǒng)*

郭華峰，張浩喆（.浙江工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息傳媒學(xué)院，浙江溫州35003；.武漢大學(xué)計算機學(xué)院，湖北武漢43007）

基于圖像檢索的高校作品管理系統(tǒng)*

郭華峰1，張浩喆2
（1.浙江工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息傳媒學(xué)院，浙江溫州325003；2.武漢大學(xué)計算機學(xué)院，湖北武漢430072）

針對高校作品管理效率低下、重復(fù)上傳和搜索類型單一等問題，提出了基于圖像檢索的高校作品管理系統(tǒng)。系統(tǒng)采用ASP.NET網(wǎng)站開發(fā)技術(shù)和基于感知哈希算法的圖像檢索技術(shù)開發(fā)實現(xiàn)。系統(tǒng)的開發(fā)完成提升了高校作品管理的效率，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)參與度，這將為高校教學(xué)質(zhì)量的提升帶來助力。

作品管理；圖像檢索；感知哈希算法；ASP.NET

0　引言

對于當代的大學(xué)生，自主學(xué)習(xí)和交流互動是不可缺少的學(xué)習(xí)方法之一。但是，多方面的因素會造成學(xué)習(xí)沒動力或動力提不起來，包括課后碰到問題不能及時解決，沒有學(xué)習(xí)氛圍，看書乏味，提不起興趣，缺乏方便快捷的學(xué)習(xí)交流平臺等。

高校作品管理系統(tǒng)是將高校大學(xué)生的作品和創(chuàng)意想法，進行分類與管理，通過圖片、視頻、FLASH、word文檔和PPT文檔等方式展示給當代大學(xué)生，實現(xiàn)大學(xué)生資源共享、信息互換、鼓勵創(chuàng)新的信息平臺。學(xué)生通過該平臺，能根據(jù)自己的需要獲取相關(guān)的信息，通過與作品作者的及時交流，從不同的作品和創(chuàng)意中找到適合自己的邏輯思路，從而更好地解決課程學(xué)習(xí)中遇到的問題。

現(xiàn)如今大部分高校教學(xué)資源豐富，教學(xué)思維創(chuàng)新，學(xué)生社團文化更是豐富多彩，在此期間，產(chǎn)生了大量優(yōu)秀的作品。然而這些優(yōu)秀的作品不能很好地實現(xiàn)資源共享，其優(yōu)秀的學(xué)習(xí)理念也不能很好的被其他需要的人所獲知。部分高校教學(xué)系統(tǒng)雖有一些對于學(xué)生成果展示的內(nèi)容，但也存在著內(nèi)容不夠豐富，分類不夠明確，作品重復(fù)上傳等問題。此外，用戶也有根據(jù)看到的優(yōu)秀作品圖像進行圖像檢索的需求，而現(xiàn)有的網(wǎng)站系統(tǒng)往往不能提供這方面的功能［1-3］。

基于以上情況，本文引入圖像檢索技術(shù)解決作品重復(fù)上傳和搜索類型單一的問題，引入ASP.NET網(wǎng)站開發(fā)技術(shù)優(yōu)化具體的作品管理問題，提出了基于圖像檢索的高校作品管理系統(tǒng)。圖像檢索技術(shù)使該系統(tǒng)的檢索功能得到了進一步的拓展，提高了搜索的效率，改善了用戶的體驗，優(yōu)秀作品的示范展示能很好地吸引學(xué)生的眼球，能更好的使學(xué)習(xí)者集中注意力，達到以學(xué)習(xí)為第一要素的主要目的。

1　系統(tǒng)的圖像檢索技術(shù)

圖像檢索技術(shù)的研究從20世紀70年代開始，經(jīng)歷了從基于文本的圖像檢索技術(shù)到基于內(nèi)容的圖像檢索技術(shù)的轉(zhuǎn)變過程。基于文本的圖像檢索技術(shù)主要利用文本描述的方式描述圖像的特征，如學(xué)生平面作品的名稱、作者和描述等?；趦?nèi)容的圖像檢索技術(shù)則對圖像的語義內(nèi)容，如圖像的顏色、紋理、布局等進行分析和檢索?；趦?nèi)容的圖像檢索技術(shù)是當今圖像檢索研究的重點，得到了廣泛深入的研究［4-6］。其中，本系統(tǒng)采用了基于感知哈希算法的圖像檢索方法［7-8］，該方法為每張圖片生成一個字符串格式的指紋，用于描述圖片的相似度。整個算法分為縮小圖片尺寸、轉(zhuǎn)為灰度圖片、計算灰度平均值、比較像素的灰度、計算哈希值和對比圖片指紋等幾個步驟，如圖1所示。

圖1　基于感知哈希算法的圖像檢索方法步驟

2　系統(tǒng)分析與設(shè)計

2.1系統(tǒng)功能分析

經(jīng)過前期充分的調(diào)研，我們設(shè)計了基于圖像檢索的高校作品管理系統(tǒng)的功能模塊，其功能模塊圖如圖2所示。

系統(tǒng)主要分為8大模塊，分別是作品管理、作品展示、留言管理、會員管理、評論管理、評分管理、會員個人中心和多類型檢索。詳細描述如下：

（1）作品管理。主要對作品進行分類、排版等一系列的管理，實現(xiàn)其增、刪、改、查等功能，在作品上傳過程中使用圖像檢索技術(shù)對作品圖像類似的作品進行重復(fù)率排行，給管理員管理作品提供更多的參考。

圖2　系統(tǒng)功能模塊圖

（2）作品展示。根據(jù)作品的類型及特色進行展示。以往的作品展示方式比較單一，新系統(tǒng)提供的展示方式將更加多元化，在原有展示方式的基礎(chǔ)上，使用JavaScript和JQuery等技術(shù)，實現(xiàn)動態(tài)的展示效果。

（3）留言管理。留言是他人對作品、對網(wǎng)站意見的一種反饋。管理者根據(jù)他人反饋的信息對網(wǎng)站進行相關(guān)的修改與完善。主要有“留言”、“審核”、“回復(fù)”3個主要功能。用戶在網(wǎng)頁上留言，管理員進行審核，留言通過審核后給予顯示及回復(fù)。

（4）會員管理。游客通過注冊成為會員，會員在下次登錄時可以進行留言和評論等功能。管理員針對已注冊的會員進行管理，用戶只有在注冊后才能留言、評論及評分。

（5）評論管理。主要以文字的方式對作品進行評論，用戶可以通過評論相互交流。

（6）評分管理。以打分或打星星的方式進行評分，管理員會根據(jù)會員的打分對作品進行相關(guān)的管理，并根據(jù)會員打分的情況對作品進行分類排序。

（7）會員個人中心。每個注冊后的會員都會有一個個人主頁，這里可以查看自己的個人信息、已上傳的作品信息和評論，也可以對他人發(fā)送私信等。

（8）多類型檢索。提供文字檢索和圖像檢索兩種方式，為在展臺等地方展示的優(yōu)秀作品提供更多的搜索條件，便于作者之間的學(xué)習(xí)交流。

2.2數(shù)據(jù)庫設(shè)計

根據(jù)對系統(tǒng)的前述需求分析，設(shè)計系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫設(shè)計工具采用PowerDesigner軟件。其中，設(shè)計管理員表用于存儲管理員的賬號密碼，設(shè)計會員表以存儲網(wǎng)站會員的賬戶信息以及個人信息，設(shè)計作品類別表、作品表、作品內(nèi)容表用于存儲高校作品的分類以及詳細信息，設(shè)計作品評論表、評分表以存儲會員對作品的評論和評分等評價信息。其中，部分重要數(shù)據(jù)庫表的設(shè)計如圖3所示。

圖3　系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計

3　系統(tǒng)實現(xiàn)

3.1關(guān)鍵技術(shù)

基于圖像檢索的高校作品管理系統(tǒng)主要由ASP. NET網(wǎng)站技術(shù)、SQL Server數(shù)據(jù)庫技術(shù)和圖像檢索技術(shù)三種技術(shù)開發(fā)實現(xiàn)。系統(tǒng)的作品管理和作品展示等業(yè)務(wù)功能主要使用ASP.NET的數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)實現(xiàn)，其中添加圖片作品的主要實現(xiàn)代碼如下：

//獲取上傳文件的擴展名

fileExtension=System.IO.Path.GetExtension（FileU-pload1.FileName）.ToLower（）；

//用循環(huán)來判斷上傳文件的擴展名是否在合法的擴展名集合里

for（inti=0；i＜allowedFileExtension.Length；i++）

｛

//如果上傳文件的擴展名和合法的擴展名集合中的某一項一樣，用變量isValid標記為真

if（fileExtension==allowedFileExtension［i］）

isValid=true；

｝

//如果變量isValid為真，也就是文件是圖片

if（isValid）

｛

//獲取時間的字符串，包括年月日小時分秒毫秒

dateString=DateTime.Now.ToString（"yyyyMMddhhmmss"）+DateTime.Now.Millisecond.ToString（）；

//創(chuàng)建一個隨機對象

Random r=new Random（）；

//獲取上傳到服務(wù)器的文件名

uploadFileName=dateString+r.Next（10000）.To-String（）+fileExtension；

//上傳文件到網(wǎng)站的UpLoad文件夾下

Path=Server.MapPath（"../../Images/Upload/"）+ uploadFileName；

FileUpload1.SaveAs（Path）；

//生成縮略圖

Bitmap img=new Bitmap（20，20）；

Graphicsg=Graphics.From Image（img）；

g.Draw Image（System.Drawing.Image.FromFile（Path），0，0，20，20）；

g.Dispose（）；

NewPath=Server.MapPath（"../../thumbnail/"）+ uploadFileName；

img.Save（NewPath）；

img.Dispose（）；

｝

else

｛

MessageBox.Show（this，"上傳作品不符合上傳作品格式！"）；

return；

｝

系統(tǒng)對作品圖片的檢索使用了基于感知哈希算法的圖像檢索技術(shù)，該算法主要包括縮小圖片尺寸、轉(zhuǎn)為灰度圖片、計算灰度平均值、比較像素的灰度、計算哈希值和對比圖片指紋等幾個步驟。其中，被搜索圖片與數(shù)據(jù)庫中作品圖片的比較檢索代碼如下：

byte［］histogram=new byte［64］；

string strFileName=reader.GetString（reader.GetOrdinal（"path"））；

string result1=reader.GetString（reader.GetOrdinal（"histogram"））；

histogram=ReduceColor（imgOutput）；//縮小圖片尺寸

byteaverage=CalcAverage（histogram）；//計算灰度平均值

string result=ComputeBits（histogram，average）；//比較像素的灰度，得到哈希值

int count=CalcSimilarDegree（result1，result）；//對比圖片指紋，得到相似度值

if（count＜=10）//相似度值小于等于10則認定為相似

｛

resultpath+="，"+strFileName；

i++；

｝

3.2實現(xiàn)效果

系統(tǒng)實現(xiàn)過程中，大學(xué)生作品的展示采用了多種方式，包括圖文列表、瀑布式和動畫等。其中作品的瀑布式展示效果如圖4所示，作品分4列瀑布式呈現(xiàn)，每列上下動態(tài)滾動，單擊每幅作品可以進入作品的詳細介紹頁面。

系統(tǒng)也實現(xiàn)了對作品圖像的搜索功能，用于對相似作品的檢索，其中，基于感知哈希算法實現(xiàn)的作品圖像檢索效果如圖5所示。

圖4　大學(xué)生作品的瀑布式展示

圖5　基于感知哈希算法的作品圖像檢索效果

4　總結(jié)

經(jīng)過多年的教學(xué)建設(shè)，大部分高等院校都積累了大量優(yōu)秀的學(xué)生作品，然而這些學(xué)生作品往往存在著管理效率低下、重復(fù)上傳和搜索類型單一等問題。針對這種情況，本文引入ASP.NET網(wǎng)站開發(fā)技術(shù)解決了具體的作品管理問題，引入基于感知哈希算法的圖像檢索技術(shù)解決了作品重復(fù)上傳和搜索類型單一的問題，設(shè)計和開發(fā)實現(xiàn)了一個基于圖像檢索的高校作品管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)的成功實現(xiàn)將顯著提升高校作品管理的效率，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)參與度，從而帶動學(xué)校教學(xué)質(zhì)量的進一步發(fā)展。

［1］劉羽.基于MVC高校挑戰(zhàn)杯作品信息系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)［D］.南昌大學(xué)，2012.

［2］牛群.學(xué)生美術(shù)作品管理系統(tǒng)設(shè)計［D］.吉林大學(xué)，2013.

［3］張樂鑒.美術(shù)作品數(shù)字化管理系統(tǒng)［D］.天津大學(xué)，2013.

［4］李向陽，莊越挺，潘云鶴.基于內(nèi)容的圖像檢索技術(shù)與系統(tǒng)［J］.計算機研究與發(fā)展，2001，38（3）:344-354.

［5］劉廣海，吳璟莉.基于顏色體積直方圖的圖像檢索［J］.計算機科學(xué)，2012，39（1）:273-275，280.

［6］張思思，劉宇，趙志濱.一種基于相鄰匹配的分形圖像檢索算法［J］.計算機科學(xué)，2015，42（12）:292-296，311.

［7］季秀云.基于內(nèi)容的圖像哈希檢索算法研究［D］.西安電子科技大學(xué)，2014.

［8］歐新宇，伍嘉，朱恒等.基于深度自學(xué)習(xí)的圖像哈希檢索方法［J］.計算機工程與科學(xué)，2015，37（12）:2386-2392.

（責(zé)任編輯：潘修強）

UniversityWorksM anagement System based on Image Retrieval

GUOHua-feng1，ZHANG Hao-zhe2
（1.Collegeof Information and Communications，Zhejiang Industry&TradeVocationalCollege，Wenzhou，325003；2.Schoolof Computer，Wuhan University，Wuhan，430072）

In view of the problems containing low efficiency ofworksmanagement，repeatupload works and single type search in colleges and universities，the university work management system based on image retrieval is proposed.The system is developed and completed by the ASP.NET website development technology and image retrieval technology based on perceptual hash algorithm. The completion of the system development can improve the efficiency of university worksmanagement and the participation of students，whichwillhelp to enhance thequality of teaching in collegesand universities.

w orkmanagement；image retrieval；perceptualhash algorithm；ASP.NET

TP317.4

A

1672-0105（2016）01-0045-05

10.3969/j.issn.1672-0105.2016.01.012

2016-01-22

溫州市公益性科技計劃項目（G20140049）；浙江工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院教師科技創(chuàng)新活動計劃項目（G150104）

郭華峰，碩士，浙江工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授，主要研究方向：圖像處理、模式識別。張浩喆，武漢大學(xué)計算機學(xué)院本科在讀，主要研究方向：信息安全，信息內(nèi)容檢索。