圖像智能檢索手機(jī)APP軟件設(shè)計(jì)

沈陽(yáng)理工大學(xué) 劉志新 王佳琪 鞠文遠(yuǎn) 霍英豪 王 紅

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和規(guī)模的發(fā)展壯大，人們通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)可獲得的各種信息每天都在以驚人的速度增長(zhǎng)，如何有效方便的在海量數(shù)據(jù)庫(kù)中查找到需要的信息，成為多媒體信息檢索領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。本文主要論述了這樣一個(gè)基于圖像內(nèi)容進(jìn)行檢索（CBIR）的系統(tǒng)在A(yíng)ndroid手機(jī)上的一個(gè)實(shí)現(xiàn)過(guò)程，用Java語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，并簡(jiǎn)單分析了該系統(tǒng)的主要功能和實(shí)現(xiàn)方法。設(shè)計(jì)出更加友好的互動(dòng)界面，從而提高圖像的檢索效率，摒棄傳統(tǒng)檢索方式費(fèi)時(shí)費(fèi)力效率低的弊端，減少了人工操作，實(shí)現(xiàn)高效智能的圖像檢索。

基于內(nèi)容的圖像檢索方式應(yīng)用在我們生活的方方面面，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，可以檢索醫(yī)學(xué)影像庫(kù)從而方便醫(yī)生進(jìn)行診斷；在公共安全領(lǐng)域，可以將嫌疑人圖像和系統(tǒng)中信息匹配，從而方便警方破案；在電商領(lǐng)域，一些購(gòu)物應(yīng)用允許用戶(hù)上傳圖像，從而方便的查找到相同或相似的商品等。本次設(shè)計(jì)也是基于圖像內(nèi)容進(jìn)行檢索的一次體驗(yàn)，深深感受到了圖像處理在生活中的魅力。

1 圖像智能檢索手機(jī)APP系統(tǒng)設(shè)計(jì)

圖像智能檢索系統(tǒng)主要由兩部分組成，對(duì)圖像信息特征的獲取，以及對(duì)圖像的檢索，其中檢索包括對(duì)圖像的預(yù)處理，圖像特征值的提取及對(duì)檢索結(jié)果的顯示。圖像智能檢索系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 圖像智能檢索系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖

2 圖像智能檢索系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

圖像智能檢索系統(tǒng)是基于JAVA語(yǔ)言及OpenCV庫(kù)實(shí)現(xiàn)的，具體由圖像獲取及圖像檢索兩部分實(shí)現(xiàn)。其中實(shí)現(xiàn)的技術(shù)描述如下。

（1）圖像預(yù)處理算法，灰度化：圖像灰度化是指每個(gè)像素只有一個(gè)采樣顏色的圖像，這類(lèi)圖像通常顯示為從最暗黑色到最亮的白色的灰度。

（2）特征點(diǎn)提取，ORB-fast角點(diǎn)檢測(cè)算法：Fast算法是關(guān)注度很高的基于模板和機(jī)器學(xué)習(xí)的角點(diǎn)檢測(cè)方法，OpenCV中Fast角點(diǎn)檢測(cè)算法不僅速度快而且具有很好的檢測(cè)效果。

（3）特征點(diǎn)篩選，非極大值抑制法：非極大值抑制算法（Non-maximum suppression,NMS）是有anchor系列目標(biāo)檢測(cè)的標(biāo)配，NMS主要用于消除多余的檢測(cè)框，那么消除的標(biāo)準(zhǔn)是什么，我們使用IOU作為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行演示，IOU的原稱(chēng)為Intersection over Union，也就是兩個(gè)box區(qū)域的交集比上并集。

（4）描述子建立，ORB-BRIEF描述子：在獲取圖像特征點(diǎn)之后，需要以某種方式來(lái)描述這些特征點(diǎn)的屬性，這就需要特征描述算法。BRIEF算法核心就是在特征點(diǎn)周?chē)远x好的一種方式選擇N個(gè)點(diǎn)對(duì)，然后把這N個(gè)點(diǎn)對(duì)按照某種計(jì)算方式并將計(jì)算的結(jié)果組合起來(lái)，作為這一特征點(diǎn)的描述子，實(shí)質(zhì)就是這些點(diǎn)對(duì)灰度值大小的二進(jìn)制串。

（5）圖像匹配篩選：選擇已經(jīng)匹配的點(diǎn)對(duì)的漢明距離小于最小距離的兩倍作為判斷依據(jù)，如果小于該值則認(rèn)為是一個(gè)錯(cuò)誤的匹配，過(guò)濾掉；大于該值則認(rèn)為是一個(gè)正確的匹配。

3 圖像智能檢索系統(tǒng)測(cè)試

為驗(yàn)證本論文研究的圖像智能檢索app是否具有可行性，對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析和總結(jié)。

（1）圖像獲取及預(yù)處理灰度化，如圖2、圖3所示。

圖2 獲取到的圖像

圖3 預(yù)處理后圖像

（2）特征點(diǎn)提取如圖4所示。

圖4 提取到的特征點(diǎn)圖

（3）獲取到的圖像與檢索到的圖像對(duì)比圖如圖5所示。

圖5 原圖與檢索到的圖片匹配圖

對(duì)圖像智能檢索手機(jī)app系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中各項(xiàng)功能正常運(yùn)行，故可驗(yàn)證本論文設(shè)計(jì)的圖像智能檢索手機(jī)APP軟件是準(zhǔn)確可靠的。

本文針對(duì)現(xiàn)如今對(duì)各種事物的大量檢索需求，設(shè)計(jì)了圖像智能檢索手機(jī)APP軟件，并將應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)。經(jīng)過(guò)對(duì)其中的部分功能進(jìn)行測(cè)試，并對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析，最后驗(yàn)證本圖像智能檢索手機(jī)APP的正確性可用性。采用本軟件解決實(shí)現(xiàn)生活中基本的檢索需求。