基于内容的图像检索算法技术研究

王兴国

摘要：随着计算机技术和互联网技术的发展，图像数据库发展规模越来越大，把所需要的图像从大量的图像数据库中快速的检索出来是一个机具挑战性的研究课题，具有很大的研究意义。在许多领域中，如何从图像数据库中把图像检索出来是一个非常活跃的问题，基于内容的图像检索算法技术研究能够很好地解决这一问题。

该文围绕基于内容的图像检索技术展开研究，对国内外基于内容的图像检索算法技术进行对比，概括了基于内容的图像检索算法技术的特点，在基于内容的图像检索算法技术中采用的相关核心技术进行了简要分析。

关键词：图像检索；图像特征提取；RGB

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）01-0206-02

1 概述

视频信息处理的基础是图像信息处理技术，我们生活在一个科学的信息时代，平时我们从外界接触到的信息主要都来至图像、文本、视频等，自然世界本来面貌的反应来至图像和视频，图像和视频是最贴近大自然的，图像信息在我们的信息处理领域中占有很重要的地位。

人们在计算机技术和互联网技术的发展中接触到大量的信息，人们之所以可以获得大量的多媒体信息主要依靠互联网，互联网具有动态发展和快速增长的特点。信息量的暴增，信息量的不断增加导致信息大爆炸，我们怎么样对信息快速而准确的查找，怎么更好地对大量的信息进行管理是一个关键性问题。视觉信息是人们获取信息的主要方式，视觉信息可以对人们周边的事物还原本来的面貌，给人自然贴切的感觉，人们对内容丰富、表达直接的多媒体图像信息很关注，我们每天的天气预报需要卫星云图，网上购物时候商品主要都是以图片的形式展现给消费者。面对人们对图片信息的需求，快速准确的检索出来我们需要的图片信息是急需解决的问题，图像信息比文本信息表达给我们的要更详细，更容易接受。

基于内容的图像检索技术是一个功能强大的技术，数字图书馆改变的传统图书馆的模式，数字图书馆用数字形式把多媒体和图像都表现出来，把信息收集和整理到一起，我们可以在网络的平台上运用基于内容的图像检索算法技术对图书信息进行检索，基于内容的图像检索算法技术成为数字图书馆应用的重要技术。在医疗上，各大医院在医疗诊断上也应用基于内容的图像检索算法技术，磁共振图像、CT图等图像，医生可以应用基于内容的图像检索算法技术对这些图像进行分析研究，帮助医生更好的工作。在互联网的电子商务时代，网上购物很大的替代了实体店，网上商品的展示主要是图片信息，用户要想找到符合自己需求的商品，也是要有基于内容的图像检索算法技术的支持。知识经济的发展知识产权被重视，对注册的商标的图片信息，要在图片信息库中进行检索，对比是否有重复的图片，确定商标是否可以被注册，这也是要有图像检索技术的支持。警察在对案件进行侦破的时候要有指纹的采集，这也是图像检索技术。服装设计、新闻广告需要的图片比较多，这就需要图像检索技术搜索出符合自己需求的图片信息。图像检索技术应用在社会的很多领域，军事、工业、教育等。

2 国内外研究现状分析

国外基于内容的图像检索算法研究技术主要是基于图像视频媒体，对查询接口和检索内容的管理，IBM早期应用基于内容的图像检索算法研究技术系统，支持WEB检索和图像数据库检索，根据颜色纹理特征对照片图像进行检索，系统查询和特征查询的界面直接面向用户，便于用户使用，随着计算机网络发展IBM现在基于内容的图像检索算法研究技术应用到了商业医学等图像检索领域，比较有名的是基于互联网的远程博物馆漫游计划。哥伦比亚大学的比较常用的基于网页界面的图像搜索引擎，采用图像色块的不同的特点进行对比匹配的多种查询方法，在互联网上建立一个用户查询，采用可视化对象的方式，并对图像的特征进行提取，为用户提供检索的接口。加利福尼亚大学早期采用对图像进行分割然后查找出相似的图像，特征表述法可以快速帮助用户对图像进行查询匹配。加州大学基于内容的图像检索算法研究技术系统是先把数据库样例图像进行分割，然后根据用户图像的需要对分割的图像的颜色形状等特点进行检索查询。

国内一些科研研究机构也开始对基于内容的图像检索算法研究技术方面内容进行研究，国内研究还是处于对图像颜色的查询，对于比较成熟的图像形状纹理技术的查询还需要研究，国防科技大学对图像数据库的体系结构，面向用户接口界面等技术有一定的研究基础，对理论比较重视。清华大学图像检索技术应用在对文物壁画的较多，对文物的年代的判断是基于壁画的主色进行判断，也开发了一个比较完整的基于内容的图像系统，这个系统对图像研究采用的检索技术是颜色纹理分布关键词来进行表述的。浙江大学对图像检索技术的研究是在1995年，对图像检索系统的研究主要是特点颜色形状的图像，图像检索系统查询主要是对关键字、颜色纹理布局、全局颜色纹理，拥有自己开发的图像检索系统，并应用于科研工作。

3 图像处理技术研究的特点

早期的图像处理技术是人工标注的图像检索，这种技术主要是对图像进行人工分析，对图像特征进行文字标注，建立文本文献索引数据库。在对图像数据库进行检索时候主要是得到图像编号，转变成文字检索。随着计算机和互联网技术发展，人们采用人工标注的图像检索技术已经不能满足对图像检索的需求，基于内容的图像检索算法技术是计算机图像处理技术和数据库技术结合的产物，分析和识别物理图像，用计算机来模拟人对图像的观察，把观察到的物理图像的特征进行标识然后组织管理，人们对图像的检索依据特征的标识在数据库图片信息中找到匹配的信息，从而在大量的数据库中检索出需要的图片信息。

1）基于内容的图像检索算法研究内容特点：基于内容的图像检索算法研究最初椒图像胡匹配，对图像内容和相同处采用全局方式去描述，简单、单一的图像采用这种方式；采用用户自己用计算机检索图像的方法，这种方法我们叫做图像检索反馈技术，用户在用计算机对自己需要的图像进行检索时，把图像按自己的需求分成需要的和不需要的，然后反馈给系统，这样系统会对用户检索的图像进行标识，这样通过反馈的标识进而返回用户满意的检索图像，对查询图像的特征进行查询直到用户满意为止，这种方式采用循环查找匹配；对图像检索采用区域的方法，对图像物体的提取之前先把图像用技术进行分割，把每个图像的自己的特征整合到一起编程图像的整体的特征，对图像的检索采用图像相识度进行对比。

2）基于内容的图像检索算法研究技术特点，基于内容的图像检索算法研究技术与传统的通过关键字进行检索技术不同，基于内容的图像检索算法研究技术是通过在数据库中的图像信息的特征进行检索，满足用户查询的要求，采用相识度的检索技术从大量的数据库中查找出和用户检索内容相似特征的图像，然后把检索出来相识特征的图像进行整理排列，用户在自己筛选最后检索出自己需求的图像信息，在数据库多媒体庞大的信息量时代，对图像特征进行匹配是一个很大的计算，需要快速的检索速度，基于内容的图像检索算法研究技术采用查询图像的界面面向用户。

4 基于内容图像检索技术

本文涉及的图像检索技术包括颜色模型技术，图像特征提取、图像纹理特征提取、图像形状特征提取、图像的相似度技术。

颜色模型技术，颜色模型是颜色空间的表现方式，基于视觉的视觉模型和基于物体的颜色模型是颜色空间的两个结构方式，我们对颜色认知上的RGB就是基于物体的颜色模型，视觉模型主要是研究图像相识度的。RGB颜色模型有R、G、B、三个坐标轴，颜色的分布和变化是根据坐标点在三个坐标轴的具体位置定的，图像的色彩可以用RGB三色的坐标轴来建立，RGB是颜色空间的显示。

图像特征提取，基于内容的图像检索技术的基础就是图像的特征提取，文本特征和可视化特征是图像提取的两种方式，图像特征提取包括图像的共同特征提取比如颜色纹理，和具体的应用在假设的基础上对图像内容比如人体特征提取两种，图像特征提取包括好多的专业性知识。颜色特征是图像检索中的关键因素，图像的物体和场景特征主要在颜色上体现出来，颜色图像特征是人们的视觉特征，蓝色体现大海的颜色特征，绿色体现草原的颜色特征，主要技术包括颜色矩、颜色直方图、颜色相关图等。

图像纹理特征提取，体现图像相同质地表面共有的内在的视觉特征，物体表面的组织信息和物理与周围环境的关系都通过视觉特征表现出来，人们可以采用局域内容的图像检索技术采用纹理特征把相同纹理特征的物理图像从数据库中检索出来，基于内容的图像检索技术主要采用的纹理特征技术包括小波变换技术和灰度矩阵技术等。

图像形状特征提取，图像形状特征和图像颜色、纹理特征不同，图像形状特征是基于图像物理本身划分的各个区域，是计算机视觉模式研究的基础，被应用到特殊的研究中，在物体形状的翻转拉伸等变化不影响图像形状特征，在计算形状的相识度上提出了高的要求。轮廓特征体现在物理的边界表面，区域特征体现在图像物理的整个形状，轮廓特征和区域特征可以很好地把图像特征表示出来，图像形状特征提取技术采用几何变换和傅里叶变换两种计算方法。

图像的相似度技术，传统的文本检索是基于文本的匹配，计算机对图像查询和数据库中图像的相似度是基于内容的图像检索技术完成对图像进行检索的主要方法，基于内容的图像检索技术关键是图像的匹配，图像的相似度计算包括特征向量的归一化、距离函数的相似性技术等。

5 总结

基于内容的图像检索算法技术在多媒体数据库中对图像进行检索，采用对图像内容进行分析归纳特征，根据分析出的特征在数据库大量的图像库中对特征进行匹配，找到相似的特征的图像并检索出来供用户选择，基于内容的图像检索技术的关键性是图像特征的提取，本文主要对图像特征的提取技术展开研究，本文技术创新在于基于平面颜色理论的RGB图像检索算法，使用RGB颜色空间，提出颜色的空间分布特征。基于内容的图像检索算法技术最终要实现的是把用户需要的检索结果返回给用户，是计算机图像检索技术的一个新的技术，在图像检索应用上有很大的应用空间。

参考文献：

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[3] 杨关良，李忠杰，徐小杰.基于颜色-空间的图像检索算法[J].工程图学学报，2005（3）.