基于内容的图像检索系统的设计与实现

基于内容的图像检索系统的设计与实现

        摘 要：图像作为最基本、最重要的多媒体信息形式之一，已经随着信息技术和网络技术的发展，而越来越广泛地应用于许多领域。如何提供一个快速的、有效的图像信息检索系统已成为当今图像信息检索领域的研究热点之一。本检索系统是在Windows 7系统下，利用Matlab2014软件开发的基于图像内容的图像信息检索应用系统，该系统主要用完成对图像信息的快速检索。

        

        1 引言（Introduction）

        随着计算机硬件技术、软件技术以及网络技术的发展，集文字、声音、图像、视频、动画、通信等信息技术为一体的多媒体技术已成为当今信息交流的主体，同时交流的信息量也随之飞速增长。

        图像作为最基本，最重要的多媒体信息交流形式之一，已经随着信息技术和网络技术的发展，而越来越广泛地应用于人们的社会生活和工作密切相关的各个领域。传统的基于文本的图像检索系统已不能满足人们的要求，人们希望能够利用图像自身的可视化特征对图像信息进行检索。

        2 基于内容的图像检索的体系结构（Architecture of    content-based image retrieval）

        基于内容的图像信息检索的体系结构主要分为两个子系统：图像特征提取子系统和信息查询子系统，如图1所示。

        information retrieval

        3 系统的设计与实现（Design and implementation   of the system）

        3.1 系统设计的原则

        （1）尽量避免系统代码的重复开发。

        （2）尽可能提高系统的可扩展性。

        （3）系统功能采用模块化程序设计。

        （4）尽可能提高系统的人机接口交互性。

        3.2 系统的功能模块

        该检索系统由以下几个功能模块组成（图2）：查询与显示模块，特征提取和描述模块，相似匹配模块，图像信息库管理模块[1]。

        （1）查询与显示模块

        查询与显示功能模块的主要功能是输入示例图像及图像的各种特征值并将这些信息传送给特征提取和描述模块，然后根据相似匹配模块传送回的图像的相似度，将最相似的前15幅图像和相似度按照顺序在窗口的显示区内显示出来。其中示例图像可以是库中图像，也可以是图像库外任何路径下的图像。另外在设置示例图像的特征值时可以采用单一的特征，如颜色、纹理、形状，也可是多个特征的组合，而且每个特征还可以设置不同的权重值[1]。

        （2）特征提取和描述模块

        特征提取和描述模块是该系统的后台模块之一，它的主要的功能是将用户提供的示例图像的特征及查询要求通过该模块转化为对图像内容的描述，然后将这些有关示例图像的图像内容的描述传送到相似匹配模块。

        （3）相似匹配模块

        相似匹配模块是该系统的另一个后台模块，其功能是将特征提取和描述模块中传送来的示例图像的图像内容的描述与图像库中图像的内容描述进行匹配，以确定它们在内容上的一致性和相似性，从而检索出所需要的图像[2]。该系统在利用颜色特征检索时，使用直方图相交法进行相似性匹配；利用纹理和形状特征检索时均采用欧式距离作为相似性匹配。

        （4）图像信息库管理模块

        图像信息库管理模块的主要功能是对图像信息库中的数据进行管理与维，信息库中包括原始图像文件库和图像特征数据文件库。图像信息库中的文件以分类文件夹形式存放，由操作系统来管理。建立图像特征数据文件库的目的是提高检索的速度。在图像文件存入图像文件库后，将其各种特征数据分别入图像特征数据文件库，在检索时，只需计算示例图像的特征，其他特征可以从特征数据文件中直接得到。

        3.3 系统的工作流程

        系统运行的工作流程如图3所示。

        3.4 系统的工作窗口

        本系统的工作窗口如图4所示。该窗口分为上、中、下三个部分，上部分是菜单栏和工具栏，中间部分是示例图像显示和查询信息设置按钮区，下部分是检索结果显示区。

        4 结论（Conclusion）

        基于内容的图像检索在对图像内容进行描述时主要采用了底层视觉特征，例如颜色、形状、纹理和对象空间位置关系等。图像的颜色、纹理和形状特征从不同角度反映了图像的属性，在对图像内容的描述方面各有自己的特点，一种特征只能描述图像的部分属性，对图像内容的描述也比较片面，缺少足够的区分信息，在图像尺寸或方向有较大变化时很难取得理想的检索效果[3]。为了有效提高检索性能，在实际应用中通常采用多个特征综合使用的检索方式进行检索操作。

        参考文献（References）

        [1] 吴柳蓉.基于内容的图像检索研究[D].广西大学，2008：37-38.

        [2] 刘茜.图像检索空间关系技术的研究[D].华北电力大学，2008：43-44.

        [3] 郭健.基于内容的图像检索技术研究[D].贵州大学，2006：17.