颜色特征计 算简单，表现出很强的鲁棒性，因此基于颜色的检索成为现有图像检索系统中应用最基本的 方法。基于颜色特征的图像检索需要解决三个问题颜色的表示颜色特征的提取和基于颜 特征向量计算相似度匹配 数字图像 对象特征索引库 原始图像库 检索结果地理信息科学进展空间认知与空间模型课程报告 色的相似度量。 颜色的表示取决于色彩空间的选择，不同的场合采用的方式也是不同，在大多数彩色图 形显示器使用红绿蓝三原色，但色彩空间中不能与人的感知颜色相联系。在所有 的色彩空间中，模型对应于画家配色模型，具有与人观察颜色 方式相致的特点，能较好反映人对色彩的感知和鉴别能力，其中代表色度 ，代表饱和度，代表亮度值。对于不同格式的图像文件，需要 将其转化到对应的颜色空间。图像到色彩空间的转化方程如下 在基于颜色特征的索引算法中通常用颜色统计直方图，累 积直方图，来表示图像的颜色特征。颜色直方图最大的缺点是应 用颜色的全局的概率分布，完全丢失了图像颜色的空间信息，后来的相关研究提出了很多改 进方法。如等人提出了颜色聚合矢量方法和 提出了累计颜色直方图方法，并且提出了颜色矩的方法。上述方法都保留了颜色在图像中 出现的概率信息，但也丢失了很多颜色的空间信息，因此不同的图像有可能具有相同颜色特 征表示许多人提出了局部颜色特征索引方法。等试图结合图像的颜色信息和图像颜色 的部分空间信息对颜色的直方图进行检索。和采用颜色的自动分割方法，形 成个二进制的颜色索引集。在图像匹配中，比较这些图像颜色集的距离和颜色区域的空间 信息。人类肉眼般对主色调比较敏感，因此有人提出了基于主色调的检索方法,。由于 颜色在按色彩量化时会产生误差，从而使得原本非常相似的颜色被量化到了不同的范围之 内，导致图像匹配时漏选。采用正态分布拟和法来获取指定颜色的扩展值，对主色调进行扩 展，可弥补量化等引起的误差。 颜色特征索引的相似度匹配算法根据其颜色索引内容和算法的不同而不同，主要包括直 方图相交法距离绝对距离二次距离欧几里德距离等。地理信息科学进展空间认知与空间模型课程报告 纹理特征 纹理是指图像像素灰度集或颜色的种规律性变化，可认为是灰度颜色在空间以定 的形式变化而产生的图案。般纹理图像中灰度分布具有种周期性，具有定的统计特性， 而且通常和图像频谱中的高频分量是密切联系的。图像的基本纹理特征主要有六方面粗糙 度对比度方向度线像度规整 度和粗略度，其中最重要的特征主要是纹理的粗糙度对比度和 方向度。 目前纹理分析的方法基本可以分为统计法结构法模型法和空间频率域联合分析法 等四类，并将统计分析的结果作为图像的索引。基于统计的方法是对图像中的颜色强 度的空间分布信息进行统计，包括共生矩阵法，纹理 能量法等基于结构的方法将重点放在分析纹理元之间的相互关系和排列规则上基于 模型的方法假设纹理按种类型分布，如随机场模型分形模型等基于空间频率 域联合分析法主要包括变换法和小波变换法等。 在年代，等人纯粹从数学上研究了图像纹理中灰度级的空间依赖关系，提出 了纹理特征的共生矩阵表示法。而等人则从视觉的心理学角度提出了纹理表示方 法，表示的所有纹理性质都具有直观的视觉意义，很好地对应于人类视觉感知。年代， 随机场模型开始用于纹理的分类和识别。等采用随机场模型 ，对种自然纹理的识别达到了至的正确率。和 进步采用模型用于彩色纹理图像的分割，也取得了较好的效果。进入年代，小 波变换理论被应用于纹理表示之中。人们采用小波变换后的系数作为图像的索引，如 和从小波子波段中提取统计特征作为图像的纹理表示，取得了很好的检索效果。 和探索了小波中波段的特征，采用树结构小波变换来进步提高图像分类能力的 准确度。 地理信息科学进展空间认知与空间模型课程报告 ， ， ， ， ， ， ， ， ， 何恒，余英林，种用于图像检索的综合模糊直方图方法，中国图像图形学报， , ， , ， , ， , ， 王上飞，王煦法图像情感检索研究的进展与展望电路与系统学报， ，地理信息科学进展空间认知与空间模型课程报告 ， ， ， ， 王惠锋，金翔宇，孙正兴基于语义的图像检索方法研究综述计算机工程 , , , 易晓现代构成艺术湖北武汉大学出版社 约翰内斯伊顿色彩艺术色彩的主观体验与客观原理上海人民美术出版社 李璞珉心理学与艺术北京首都师范大学出版社, 黄菎，赖茂生以用户情感为线索的图像检索研究情报科学 张海涛，张星明基于内容的图像检索技术广州大学学报自然科学版 ， 地理信息科学进展空间认知与空间模型课程报告 ， 白雪生,廖春元,徐光佑等个基于内容的图像检索系统第七届全国多 媒体技术学术会议， 杜培军，唐宏，方涛基于内容的遥感影像检索若干问题的研究中国矿业大学学报自 然科学版， 查勇，倪绍祥，杨山种利用图象自动提取城镇用地信息的有效方法遥感学报， ， 周成虎，骆剑承，杨晓梅等遥感影像地学理解与分析北京科学出版社, 王晋年，张兵，刘建贵等以地物识别和分类为目标的高光谱数据挖掘中国图象图 形学报 浦瑞良，宫鹏高光谱遥感及其应用北京高等教育出版社, 洪清启，王备战，张磊等基于目标对象的遥感图像检索郑州大学学报理学版， ，地理信息科学进展空间认知与空间模型课程报告 基于内容的图像检索综述 前言 伴随网络时代数字家庭概念的产生，世纪年代多媒体硬件和软件技术得到迅速发 展，多媒体已广泛地应用于多个领域，如公共信息业广告教育医学商业及娱乐等。 可获取的图像等多媒体数据急剧增长。如何组织表达存储管理查询和检索这些海量 的数据，是对传统数据库技术的个重大挑战。由于图像具有形象直观内容丰富等特 点，接近人们的认知方式，成为不可或缺的多媒体内容。如果没有对图像等多媒体数据有效 存储检索的方法，大量信息将淹没在数据的海洋之中，而无法被人们识别和利用。因此， 如何将数字图像处理模式识别技术计算机视觉技术与传统数据库技术结合起来，建立高 效的图像检索机制成为迫切需要解决的问题。 图像检索概述 图像检索的本质是对图像特征的提取与基于特征的匹配技术，图像的特征包括图像的文 本特征视觉特征，所谓图像的文本特征是指与图像相关的文本信息，比如图像的名称对 图像的注解文字等，而目前比较成熟应用于网络环境下的图像检索系统比如百度等 均属于这类。图像的视觉特征是指图像本身所拥有的视觉信息，又可以进步分为通用的视 觉特征和领域特征，如颜色纹理形状等属于图像通用特征，而光谱特征则属于地理科学 中遥感影像独有的特征。 从发展演变历程来看，根据图像检索系统所提取图像特征可分为两类，第类即基于图 像文本特征的检索第二类即基于图像视觉特征的内容检索，。 传统的技术应用于早期的图像检索，其研究主要在数据库领域中进行，首先对图 像用文本进行手工注解，然后用基于文本的数据库管理系统进行检索。这种方法实现容易被 广泛应用，但是它依赖于人对图像的注解，当图像数量急剧增大时，人工注解的方法所需工 作量太大，而且不同人对同幅图像的理解角度也是不同的，注解的主观性导致检索的查全 率偏低。 年代以来，基于内容的检索成为个研究热点，它是直接根据图像内部的各种物理特地理信息科学进展空间认知与空间模型课程报告 征，在数据库中检索具有相似特征的图像。 基于内容图像检索与传统的基于文本检索方式相比，具有如下特点 突破了关键词检索基于文本特征的局限，直接从媒体内容中提取特征线索。 检索方式多种多样。基于内容的图像检索可以提供浏览方式基于实例的检索方 式以及基于草图的检索方式等等。 人机交互式检索。基于内容的图像检索系统通常采用参数调整方法聚类分析方 法概率学习方法和神经网络方法等，通过人机交互的方式来捕捉和建立图像低层特征和高 层语义之间的关联，即相关反馈技术。 相似性匹配检索基于内容的检索是按照定的匹配算法将输入图像的特征与特 征库中的特征元数据进行相似性匹配，将满足定相似性的组初始结果按照相似度大小排 列，提供给用户。 尽管相对于有了很大进步，但是这种基于机器对图像各种特征的理解在些 场景中不能替代基于文本的描述，比如幅图像下面可能蕴含着种寓意或者个事件，但 是单纯从内容是无法获取这切的，如果能将对图像的注解应用于基于内容的检索，无疑将 极大的提高检索查准率。 在环境下，专家组制定了个基于内容的多媒体描述方案，即 标准，对各种不同类型的多媒体信息内容的描述方式进行了标准化定义，从而实现与 的互连。 基于内容的图像检索 图像的内容包括图像的视觉信息等物理特征，还包括视觉特征所带来的高层语义特征。 物理特征属于低层视觉信息，主要包括颜色纹理形状语义信息属于图像的高层视觉信 息，主要包括对象空间关系场景行为情感等图像内容。 基于内容的图像检索的目的般可为三类准确查询，找出致的复制件 范围查询，找出与输入图像特征相差在定范围内的图像最近邻查询，根据输入 图像与待检测图像的相似度对检索结果进行排序。 的应用 对图像内容检索的研究起步于二十世纪年代，到了网络技术逐渐普及的年代才取得地理信息科学进展空间认知与空间模型课程报告 较大的突破，多种成果开始转化为应用技术，而日益增长的应用需求反过来推动其研究向更 高的层次发展。如下领域开始应用和驱动图像检索技术的发展。 防止犯罪等司法部门 应用人脸识别技术，根据专家对犯罪嫌疑人的头像特征的描绘图像，定位犯罪人的 真实面目。 军事领域 可以用于武器的精确制导，通过实时获取的图像信息，对其进行解译，保证打击的 准确性。 版权保护领域 针对商标与设计专利类的图像进行检索，防止专利纠纷的产生。 建筑和工程设计 通过对建筑及工程设计物体的图像检索，可以聚类相同风格特色的建筑及工程设计 产品。 广告业艺术设计 应用图像检索，可以找到需要的各种素材，进行艺术设计的再创造。 医学领域 对各种医学透视图像进行检索，可以快速定位类似病例，及时快速的帮助病人找 到病因，会对临床医学研究远程医疗异地会诊乃至医学教育等方面产生积极和深 远的影响。 古生物学考古学 通过对古生物化石图像的解释，确定古生物所属类型等信息，便于发现新的物种 应用于古文物的图像检索，通过对比，签定文物的真伪所属历史时期等。 地理信息系统和遥感 对遥感图像的检索，主要是解译影像数据中的建筑村庄耕地等不同种类地物信 息，制作实时准确逼真效果的