基于內(nèi)容的圖像檢索系統(tǒng)的實現(xiàn)

王福興 伍花

【關(guān)鍵詞】內(nèi)容 圖像檢索 實現(xiàn)

1 設(shè)計目標(biāo)

這種數(shù)字圖像描述模型及處理系統(tǒng)，它可以在低層特征索引和語義特征標(biāo)注之間建立一種統(tǒng)一的機制，該機制支持對特征提取結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化描述，支持描述的分層結(jié)構(gòu)，支持?jǐn)?shù)據(jù)的透明訪問等。分為通用視覺特征及導(dǎo)出特征提取、特定語義特征提取、知識庫管理、查詢子系統(tǒng)訪問界面及統(tǒng)一存取子系統(tǒng)共5個子系統(tǒng)。

2 子系統(tǒng)功能

如圖1。

系統(tǒng)包括5個子系統(tǒng)，其功能簡述如下：

2.1 通用視覺特征及導(dǎo)出特征提取子系統(tǒng)

子系統(tǒng)功能主要包括：通用視覺本體的定義、以WSDL方式描述視覺特征提取接口、完成特征索引等。

子系統(tǒng)對圖像的屬性主要考慮以下幾方面：

（1）圖像創(chuàng)建信息；

（2）圖像的顏色、顏色分布、紋理、輪廓形等低層特征；

（3）布局、擺放形式等導(dǎo)出特征。

2.2 特定語義特征提取子系統(tǒng)

子系統(tǒng)功能主要包括：特定領(lǐng)域本體的定義（如以人臉資料庫為例）、以WSDL方式描述語義特征提取接口、支持自動語義標(biāo)注或人工語義標(biāo)注等。

子系統(tǒng)對圖像的語義特征主要考慮以下幾方面：表現(xiàn)事件或過程的描述；特定的人、地點、事件；專業(yè)術(shù)語及專業(yè)中通用的復(fù)合概念；圖像相關(guān)的主觀感受等。

2.3 知識庫管理子系統(tǒng)

以RDF/OWL為基礎(chǔ)，支持知識庫的斷言維護(hù)、實現(xiàn)知識庫的查詢語言功能、支持規(guī)則定義及推理機制。

知識庫中包括通用視覺特征及特定領(lǐng)域應(yīng)用兩種類型的斷言集和規(guī)則集。

2.4 查詢子系統(tǒng)

在知識庫的支持下，可以完成圖像資料庫的建立和維護(hù)，并且可以實現(xiàn)類似QBIC或商業(yè)搜索引擎的查詢功能。

2.5 訪問界面及統(tǒng)一存取子系統(tǒng)

實現(xiàn)人機、機機兩種類型的訪問界面，提供系統(tǒng)不同層次間的統(tǒng)一訪問機制和接口調(diào)用。

3 開發(fā)環(huán)境

如表1。

系統(tǒng)支持的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議

（1）在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)格式、描述方法及存取路徑上遵循的協(xié)議，包括：RDF、OWL等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

（2）檢索上支持國際國內(nèi)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議，包括：通用查詢標(biāo)準(zhǔn)，如：SPARQL等；低層信息檢索協(xié)議，如： WSDL等。

4 系統(tǒng)實現(xiàn)的主要功能

4.1 圖像預(yù)處理

用戶得到的圖書圖像，倘若不清晰或是有所劃痕，可以根據(jù)分?jǐn)?shù)階微積分處理技術(shù)，如分?jǐn)?shù)階圖像增強技術(shù)、分?jǐn)?shù)階圖像修復(fù)技術(shù)對圖像進(jìn)行有效處理，得到有利與系統(tǒng)對圖書圖像的特征提取的效果圖。

4.2 下層語義查詢

圖像的通用視覺特征分為低層特征，如顏色、灰度、紋理、形狀、空間分布等，本系統(tǒng)通過自動的獲取圖像低層特征或手工標(biāo)注圖像低層特征，記錄這些特征并存儲起來。用戶輸入一張圖像或是手工輸入圖像低層特征，系統(tǒng)根據(jù)低層特征查詢包含用戶所錄低層特征的所有圖書。

4.3 上層語義查詢

圖書圖像的語義描述是提取圖書圖像的語義特征進(jìn)行標(biāo)注，并據(jù)此建立索引。對于圖書圖像的上層語義信息，即抽象的概念屬性，如作者、書名、出版日期、ISBN號、出版社、語種、版次、所屬分類、開本大小、字?jǐn)?shù)及定價等等。用戶輸入圖書的上層語義信息，通過SPARQL語句，后臺自動查詢并給出包含用戶所錄圖書上層語義信息的圖書。顯然，這種查詢的結(jié)果過多，并不精確，所以我們需要上層語義與下層語義結(jié)合起來共同查詢。

4.4 下層語義與上層語義結(jié)合查詢

用戶以自然語言的形式，同時將圖書圖像的下層語義信息與上層語義信息輸入到檢索框中，系統(tǒng)后臺實現(xiàn)自動分層，在實現(xiàn)上層語義的查詢的同時，再借助下層語義來精確檢索。如用戶要找一本“圖書封面背景是藍(lán)色的C語言”，系統(tǒng)在查詢出C語言書的同時，再根據(jù)低層圖像特征藍(lán)色來精確查詢結(jié)果。

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