颜色描述符提取算法在图像检索算法中的应用①

摘 要：分析当前基于内容的检索方法，设计了基于多种颜色描述符提取算法的检索系统。将主颜色描述符、颜色结构描述符及空间主颜色描述符相结合，用户可根据需要，选择合适的算法进行多次检索，取得更好的检索结果。

关键词：基于内容的图像检索 特征提取 主颜色描述符 颜色结构描述符 空间主颜色描述符

中图分类号：TP312 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）03（b）-0021-01

目前，在图像检索过程中，主要依赖对图像的颜色和纹理特征的提取，图像的颜色可以很好的表征图像的主题思想。如主颜色描述符[1-2]、颜色结构描述符[3-4]和空间主颜色描述符[5]等。主颜色描述符是使用图像中少数的几个主要颜色来表征图像的信息；颜色结构描述符采用颜色的空间分布来表示图像；空间主颜色描述符是采用主颜色的空间分布情况来表征图像。该系统向多种方法相结合来进行图像检索。

1 主颜色描述符及颜色结构描述符

主颜色描述符采用少数几个代表性颜色表征整幅图像的颜色特征。其提取是将RGB颜色空间转换成HSV颜色空间后量化成72维，求出每种颜色占整幅图像的百分比，从72维的颜色直方图中提取少数主颜色。

该方法即保持了高效、简洁的特征，又可以根据图像的颜色信息，灵活的确定主颜色。

颜色结构描述符采用一个结构元素扫描整幅图像，统计各种颜色的空间分布信息。其提取首先要将HMMD颜色空间量化成256维，并累加得出颜色结构直方图。如果选用的维数小于256维，需要合并维数将256维颜色空间重量化到指定的颜色空间。

颜色结构描述符能够很好地获得颜色的空间分布信息，但其颜色空间量化和重量化过程较为复杂，结构元素扫描过程增加了提取时间。

2 空间主颜色描述符

空间主颜色描述符结合主颜色描述符和颜色结构描述符的优点，获得主颜色的空间分布信息，计算空间主颜色描述符的相似距离。

其提取主颜色的过程与主颜色描述符的提取过程相同，最终选取百分比最大的8种颜色作为主颜色，得到主颜色的表达式

（1）

其中：N对应整幅图像的主颜色数目；ci表示颜色；是该颜色对应的百分比。

图像量化之后，对整幅图像进行逐行逐列扫描，同时累加颜色结构直方图。结束后，归一化颜色结构直方图。从颜色结构直方图中，选取与主颜色对应的维数，与得到的主颜色一起组成空间主颜色描述符。

最后得到的空间主颜色描述符表示为

（2）

其中：ci表示主颜色；qi表示主颜色百分比；hi表示主颜色的颜色结构信息。

3 系统设计

系统的主要模块以下模块组成。

（1）查询模块。

该模块为用户提供多种查询手段，支持用户根据不同要求选择不同查询方法。用户可以自主指定查询图片、检索算法和图像库。

（2）图像预处理模块。

该模块是在提取图像特征之前对图像进行空间转换。并实现图像大小的规整，图像分割等功能。

（3）特征提取模块。

该模块是按照用户选择的算法，提取指定的图像库内图像的特征值。算法包括主颜色描述符、颜色结构描述符和空间主颜色描述符。

（4）图像匹配模块。

该模块是对查询图像的特征值与数据库的值进行匹配以确定它们的相似性。匹配完成后，根据相似度进行排序。

（5）显示模块。

该模块是显示匹配的结果，包括检索到的相似图像和每幅图像与查询图像的相似度。

（6）用户反馈模块。

该模块主要是用于选取检索结果中与自己需求最为相近的图像，加以合适的权值，进行一次新的检索。可循环进行该过程，直到找到需求的图像。

（7）数据库管理模块。

数据库管理模块的功能是维护数据库内数据。

4 结语

该文分析了主颜色描述符、颜色结构描述符及空间主颜色描述符，设计了一个多种颜色描述符相结合的基于内容的检索系统。该系统使用了多种特征提取算法，通过动态调节权值的方式，循环多次检索，是用户得到需求的图像，实验表明，该系统的检索精确度更高。

参考文献

[1] 王海霞，覃团发.基于MPEG-7中主颜色提取的改进方法[J].计算机工程， 2005，31（11）：185-187.

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[5] 崔宁海，刘丽萍.空间主颜色描述符的图像特征提取算法[J].2011，30（4）：19-22.