基于内容的图像数据库检索技术

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1、-____________________________________________________________w_w_w_._p_a_p_e_r_._e_d_u_._c_n___基于内容的图像数据库检索技术姜亚莉(武汉大学遥感信息工程学院，湖北武汉430079)摘要：本文介绍了一种基于内容的图像检索方法（Content-basedImageDatabaseRetrieval），从其系统结构和体系结构出发，阐述了基于内容的图像检索的几种索引技术，并着重说明了基于图像颜色分布、纹理结构、形状的图像检索方法，通过

2、了解其索引技术得出在基于内容的图像检索中的几个关键技术，最后指出了图像数据库技术的应用前景。关键词：图像数据库，图像检索，内容，图像索引1．前言信息化社会中各行各业对图像的使用越来越广泛，大容量高速存储系统为图像的海量存储提供了基本保障，图像信息资源的管理和检索显得日益重要。图像数据库的研究对多媒体数据库、电子图书馆、医疗图像管理、罪犯识别系统、卫星遥感图像、地理信息系统、商标版权管理等方面提供有利的支持。图像数据库研究的核心技术是图像检索，该技术也越来越受到人们的关注，对这些大量的图像数据如何有效地组织、表达、存储、

3、管理、查询、检索已经成为当前一个热门的研究课题。2．基于内容的图像数据库检索的结构2．1基于内容的图像检索（CBIR）目前，以图像特征作为索引，对静态图像进行检索是目前使用的最多的方法。图像特征包括：图像的画面内容（如图像颜色分布、纹理结构、形状等），图像的主题对象特征（如图像所描述的人、车、建筑等），图像的著录特征（如作者、时间、地点等）以及图像的移动和组合特征（如影像中的场景）。传统的图像检索局限在图像的著录特征上，基于文本方式，使用关键字或自由文本描述图像数据库中的每幅图像，采用文本匹配检索，但由于计算机视觉技术

4、还不成熟，达不到对图像的描述性关键字和语义信息的自动提取，而对于图像的某些可视信息如纹理、形状等很难用文本准确描述。因此，人们提出了基于图像内容的图像检索（CBIR）技术，该技术则主要是依据图像的画面内容特征和主题对象特征来进行检索的，即根据图像所包含的色彩、纹理、形状以及对象的空间关系等信息，通过建立图像的特征矢量作为其索引，并利用基于这些特征定义的相似度量函数计算或评价特征之间的相似性，将最相似的一些图像作为检索结果返回给用户。基于内容的图像检索的目的不是去理解或识别图像目标。它所关注的是能否基于内容快速发现信息，

5、在用户可以接受的响应时间内从图像库中查询到符合要求的图像。这种检索过程充分体现了图像的信息特点又结合了图像处理、图像理解、数据库技术、模式识别技术和良好的人机交互技术，因此基于内容的图像检索是在理论研究和实际应用中都极有前途的新技术。2．2CBIR的图像数据库体系结构图像数据库要管理的主要有三类数据：1）图像数据：原始图像本身是一个二维的点阵信息,常用的图像格式有BMP、GIF、TIFF、 PCX等。图像数据还包括对原始图像处理后的图像特征组织，而图像特征组织并不直接存储， 而是经过编码后再存储。2）图像特征的描述：主

6、要是描述图像实体的形状、颜色、纹理和空间关系等。这对于 基于内容的查询，存取是不可缺少的。3）辅助信息：对整幅图像作出说明,无论原始图像是否在物理上真正存储,这些相关信---___中__国__科__技__论__文__在__线_____________________________________________w_w_w_._p_a_p_e_r_._e_d_u_._c_n___息是必需存储的。它通常包括图像名、标志域、拍摄日期、存储位置、图像类别、大小、分辨率、输入设备标识符及历史信息等。从这三类数据我们可以看出，图

7、像数据内容是难以准确描述的是非结构化的，而且其中的空间对象及其关系自身不包含语义信息，如果直接将语义信息同空间对象及其关系相联系将严重限制图像信息的使用。这是因为同一对象可以有多种解释，在不同时期使用方式可能不同，其解释是近似的，它随着图像识别技术的发展而发展。同时图像数据库还必须支持图像查询和空间推理，而图像本身具有多个或不确定的解释，因此，系统必须提供特定的领域知识，以便用户逐步精练其要求，最终形成一个简单语句或由简单查询语句复合而成的复杂查询语句，这就要求模型是可进化的。较完善的图像数据库的模式提出了五层结构：用

8、户视图、语义特征视图、图像特征视图、图像特征表示和特征组织。在图像用户视图层，用户信息主要是面向高层的时间，其主要任务是进行图像的空间推理；语义特征视图层是从用户观点出发，描述图像特征在某一领域的视图，如在语义层中的“轮子”对应于特征层中的“圆”；图像特征视图层主要是分析图像的内容，包括图像实体的形状、颜色、空间关系等特征；图像特