51、基于内容的瓷砖检索系统

基于内容的瓷砖检索系统

1. 引言

纹理是确定表面材料和设计图案的重要线索。准确描述纹理对瓷砖的分类和检索非常有益。若缺乏纹理描述，识别将局限于不同的颜色直方图修改，检索结果会很差。图像检索系统通常结合多种纹理和颜色特征，常见的特征有颜色不变SIFT、局部二值模式（LBP）、Gabor特征等。

不过，自然材料的外观受光照和视角影响很大。大多数基于纹理的分类或分割应用需要在各种光照和视角条件下为每个材料类别拍摄多个训练图像，这种学习方式很笨拙，若所需测量数据不可用，甚至无法实现。常见的光照不变特征如LBP变体对噪声敏感。

为解决这些问题，我们引入了一种瓷砖检索系统，该系统分别表示颜色和纹理。纹理通过基于马尔可夫随机场（MRF）的高效颜色不变特征表示，这些特征对光照方向和高斯噪声退化具有鲁棒性。

2. 瓷砖分析

瓷砖图像分析分为颜色分析和纹理分析两个独立部分，这样可根据用户偏好搜索颜色相似、纹理相似或两者都相似的瓷砖。

2.1 颜色直方图

颜色信息通过累积直方图表示，为每个光谱平面分别计算。累积直方图定义为图像直方图的分布函数，第i个bin $H_i$ 的计算公式如下：
[H_i = \sum_{\ell\leq i} h_{\ell}]
其中，$h_{\ell}$ 是第 $\ell$ 个普通直方图bin。两个累积直方图之间的距离使用L1度量计算。

2.2 CAR纹理特征

纹理分析基于MRF类型的表示，使用高效的因果自回归随机（CAR）模型。估计模型参数并将其转换为颜色不变量，以表征纹理。

假设多光谱纹理图像由 $