基于内容的南通蓝印花布图像检索系统的设计与实现
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Arts circle艺术设计2012/09++和谐的蓝白之美蓝印花布是我国民间传统艺术品中的一朵奇葩,其格调古朴大方、清新秀丽,至今仍焕发出特有的迷人魅力。
南通地区作为中国蓝印花布之乡和主要产地之一,其生产的蓝印花布仍然保留着传统的手工制作工艺,因而被国家评为“非物质文化遗产”。
在明末清初,人们将蓝印花布称为“老蓝花布”,“老蓝花布”经过南通历代民间染坊和艺人数百年不断挖掘、切磋、丰富,产生了不少手工精湛、设计新颖的优秀之作,我们称它为精品,本文试就南通古旧蓝印花布精品图案设计及其艺术特色进行研探。
一、南通古旧蓝印花布精品匹料图案设计南通“老蓝花布”所表达的题材内容非常丰富,而民间艺人在蓝印花布匹料图案设计时,又能设计出众多的花样,有的以单独一种题材来设计图案,如单纯的植物花卉图案设计的就比较多,梅、兰、竹、菊是常常单独出现的题材。
有的设计两种或两种以上类型的图案为一体的混合型图案,如“喜鹊登梅”图案是由植物花卉图案与动物图案两种类型结合为一体的混合型图案,“鲤鱼跳龙门”则是由两种以上类型图案组成,这种混合型图案在日常用品的蓝印花布中也普遍存在。
在广泛的设计题材中,民间艺人创作一般以植物花卉和动物图案为主,是因为它们是取之不尽,用之不竭的图案素材,而且有些植物花卉和某些动物形象优美、风格独特以及含有吉祥之意,深受人民群众喜爱。
在蓝印花布匹料中,也有简洁的几何图案,民间艺人以造型要素中的点、线为基本元素,采用自然现象中不同形体,例如波浪形、回旋形、日月形,并运用生活中常见的鱼鳞及手工纺织纹,以变化的手法组成多种几何图形图案,这种形象生动,结构简洁的形体,反映着民间艺人创作智慧的结晶。
二、南通古旧蓝印花布精品日常生活用品图案设计对于蓝印花布在日常生活用品方面的图案设计,包括被面、包袱布、帐檐、门帘、头巾、枕巾、肚兜、围涎兜等设计。
其中被面设计在南通民间特别多,而且设计有一定标准要求,被面呈长方形,有双幅(民间称“独幅”被面)、三幅(民间称“七幅头”被面)、四幅(民间称“九幅头”被面)三种,由手缝拼接而成。
南通蓝印花布在室内设计中的装饰性表现研究1. 引言1.1 研究背景随着室内设计的多样化和个性化需求不断增加,南通蓝印花布在室内装饰领域的应用也日益广泛。
其独特的花纹和色彩搭配,赋予空间更加鲜明的个性和文化气息。
南通蓝印花布在室内设计中的装饰性表现受到越来越多设计师和业主的青睐,并逐渐成为室内设计中的一种热门元素。
深入研究南通蓝印花布在室内设计中的装饰性表现,对于传承和发展南通蓝印花布的工艺文化,推动其在当代室内设计领域的应用具有重要意义。
1.2 研究目的研究目的:通过对南通蓝印花布在室内设计中的装饰性表现进行深入研究,探讨其在不同风格室内设计中的应用方式和效果,分析其与其他装饰元素的搭配情况,总结其在室内设计中的装饰性表现。
通过研究可以更好地理解南通蓝印花布的历史文化背景和美学价值,探讨其在当代室内设计中的发展前景,为相关行业提供参考和借鉴,促进南通蓝印花布文化的传承和发展,推动传统工艺在现代社会的应用和发展,丰富室内设计的表现形式,提升空间的美感和艺术性,实现文化传统与现代设计的有机结合。
1.3 研究意义南通蓝印花布作为中国传统文化的重要代表之一,具有悠久的历史和独特的艺术特色。
对于其在室内设计中的装饰性表现进行研究,不仅可以帮助人们更加全面地了解和认识南通蓝印花布的历史文化背景,还能够挖掘其在当代室内设计中的潜在应用价值。
南通蓝印花布以其独特的图案和色彩,可以为室内空间增添浓厚的文化氛围和艺术气息,为人们打造一个具有独特韵味的生活环境。
通过对南通蓝印花布在不同风格室内设计中的表现进行探讨,可以为设计师和装饰者提供更多的灵感和创意,丰富装饰元素的选择和运用,提升室内设计的艺术水平和审美价值。
本研究对于推动南通蓝印花布在室内设计领域的发展与应用具有重要的实践意义和推动作用。
2. 正文2.1 南通蓝印花布的历史文化背景南通蓝印花布作为中国传统手工艺品之一,具有悠久的历史文化背景。
其起源可以追溯至宋代,经历了数百年的传承和发展。
南通蓝印花布的设计与其文化内涵目录:1.基本信息2.产品概况3.文化演变4.设计理念前言:南通蓝印花布是中国民间传统的工艺印染品,宋代称为药斑布,明代称为浇花布。
传说为嘉定一归姓者发明。
南通为中国蓝印花布的主要产地,土布与天然兰草为农家平常之物,故前庄后坊的蓝印花布染作坊曾遍布农村集镇。
蓝印花布主要用来制作日常的衣服、被面、蚊帐、枕套、包袱布等。
蓝印花布图案朴素优美、吉祥如意,大多取材于飞禽走兽、花草树木与神话传说,如:五福(蝙蝠)捧寿、吉庆有余(鱼)、狮子滚绣球、鲤鱼跳龙门等。
蓝色印花布是传统文化的精美的展现与传承。
基本信息:产品概况:历史文化:蓝印花布源于秦汉,在资本主义萌芽的明清之际,药斑布已经普遍流行于民间,现代所见蓝印花布的样式,多数为明清一代的作品。
蓝印花布,是传统的镂空版白浆防染印花,又称靛蓝花布,俗称“药斑布”、“浇花布”,距今已有一千三百年历史。
最初以蓝草为染料印染而成。
这些以蓝印花布制成的蚊帐、被面、包袱、头巾、门帘等生活用品,朴素大方、色调清新明快,图案淳朴典丽,曾深受欢迎。
设计理念:简单、原始的蓝白两色,创造出一个淳朴自然、千变万化、绚丽多姿的蓝白艺术世界。
蓝印花布的纹样图案都来自于民间,反映了百姓的喜闻乐见,寄托着她们对美满生活的向往和朴素的审美情趣,在题材和内容上,老百姓那种健康和质朴的心灵,在民间蓝印花布上得到了形式和内容的完美统一,因而蓝印花布确实真实地反映了一种深厚的文化和艺术积淀。
蓝印花布的图案取材于百姓喜闻乐见的民间故事戏剧人物,但更多的是由动植物和花鸟组合成的吉祥纹样,采用暗喻、谐音,类比等手法尽情抒发了民间百姓憧憬美好未来的理想和信念,因此在民间的传统习俗上蓝印花布占有相当位置。
以前,女儿出嫁时一定要带上母亲早已准备好的一条用靛蓝布做成的饭单,这样的习俗是显示女儿嫁到男家后“上得厅堂,下得厨房” 的治理家政能力。
姑娘出嫁时的衣被箱里必定会有一、二条蓝印花布被面,大都是龙凤呈祥,凤戏牡丹图案的“龙凤被”,称之为“压箱布”。
基于内容的图像检索系统设计摘要:随着多媒体技术的发展,传统的基于文本的信息检索技术已经不能满足需求,基于内容的图像检索技术成为当今的研究热点。
图像的特征提取,相似性匹配是基于内容图像检索系统设计的关键技术。
本研究在对图像检索关键技术研究的基础上,利用Visual Basic程序设计语言和Access数据库实现图像数据库的建立和检索。
结果显示,所设计的基于内容的图像检索系统可以有效地利用图像的颜色、纹理特征从图像数据库中检索出相似的图像。
关键词:颜色;特征提取;纹理;基于内容图像检索1 图像数据库的建立Access是由微软发布的关联式数据库管理系统,常被小型企业、大公司的部门和开发人员专门用来制作处理桌面系统。
具有存储方式简单,界面友好,处理多种数据信息,支持广泛,易于扩张等特点。
因此,本研究利用access来建立小型的图像数据库。
Data控件是Visual Basic提供的用来执行大部分数据库访问操作。
能自动处理一些事件包括空记录集,添加新纪录,编辑和更新现有纪录,处理某些类型的错误。
图像数据是图像元灰度值的纪录,以行列数据矩阵表示,一般信息量比较大。
直接读取图像的信息存入数据库中,不但增加了数据库的容量,而且增加了计算机的负担。
经研究发现,建立图像地址库,可有效提高计算机的计算效率。
当需要提取图像时,再根据图像的地址,对图像进行检索,平时,只需对图像的基本信息进行管理。
数据库的基本功能包括:增加删除图像、图像统计、图像的显示等。
2 关键技术问题基于内容图像检索系统的5个基本组成部分中,用户接口和图像查询模块由Visual Basic编程实现。
要求用户接口界面直观易懂、交互性较好,图像查询模块能提供多种查询方式。
有效的特征提取和特征匹配技术对图像检索系统的实现至关重要。
要求一方面降低数据处理量,另一方面提高匹配精度。
2.1 图像特征提取2.1.1 直方图特征颜色的模型有RGB、HIS、YUV模型等。
南通蓝印花布的艺术特征及其在服装设计中的创新应用南通蓝印花布是中国传统的手工纺织工艺品,具有悠久的历史和独特的艺术特征。
它以其鲜艳的蓝色、独特的图案和精湛的制作工艺而闻名于世。
南通蓝印花布的艺术特征不仅体现在其精细的图案设计上,还表现在它与服装设计的创新结合中。
南通蓝印花布的图案设计丰富多样,通常以花卉、鸟兽、山水等自然景观为主题,具有浓郁的江南水乡风情。
其图案线条流畅、简洁明快,色彩鲜艳明亮,给人以愉悦和舒适的感受。
同时,南通蓝印花布采用传统的手工印染技艺,其制作过程复杂而繁琐,需要经过多道工序,包括设计、刻版、印染、晾晒等。
这种制作方式赋予了南通蓝印花布独特的质感和纹理,使其在视觉上更具立体感和艺术感。
在服装设计中,南通蓝印花布的创新应用为服装注入了独特的文化元素和艺术魅力。
设计师可以通过将南通蓝印花布与其他面料相结合,打造出独具特色的服装款式。
例如,在夏季服装设计中,设计师可以将南通蓝印花布制作成轻薄透气的衬衫、连衣裙等,给人一种清凉舒适的感觉。
同时,南通蓝印花布的图案设计可以根据不同的服装款式进行调整和变化,使得服装更加多样化和个性化。
此外,南通蓝印花布还可以应用于配饰设计中,为服装搭配增添亮点。
设计师可以将南通蓝印花布制作成领带、围巾、手提包等配饰,使得整体造型更加协调和精致。
南通蓝印花布的图案与服装的颜色、款式相互呼应,起到了提升整体设计感和艺术性的作用。
总之,南通蓝印花布以其独特的艺术特征和精湛的制作工艺在服装设计中展现出了无穷的创新潜力。
它不仅丰富了服装的样式和图案,还为服装注入了浓厚的文化氛围和艺术魅力。
南通蓝印花布的艺术特征与服装设计的创新应用相得益彰,为我们呈现出了一幅幅美丽而富有江南风情的服装画卷。
非物质文化遗产图像数据库的存储技术r—以南通蓝印花布图像数据库为例于翔;沈美【摘要】随着数字化技术的发展普及,非物质文化遗产保护也随之进入数字化保护时代,为非物质文化遗产保护与传承指出新的方向,也提供了众多的新技术、新手段;如何更好地利用数字化技术为非物质文化遗产保护服务,尤其是利用现有的关系型数据库为非物质文化遗产提供数据保存,需要长期的实践与探索.文章针对国家非物质文化遗产—南通蓝印花布,分析了如何利用数字化技术对南通蓝印花布图像数据进行传统关系型数据库存储,为非物质文化遗产图像数据库的建设奠定基础.【期刊名称】《无线互联科技》【年(卷),期】2017(000)014【总页数】2页(P142-143)【关键词】关系型数据库;非物质文化遗产;南通蓝印花布;数据存储【作者】于翔;沈美【作者单位】南通科技职业学院信息与智能化学院,江苏南通 226007;南通科技职业学院信息与智能化学院,江苏南通 226007【正文语种】中文数字化技术对非物质文化遗产的保护、传承存在巨大优势,以数字化技术为基础,通过不同的数字化形式以及越来越广泛的互联网向世界展示我国非物质文化遗产—南通蓝印花布,不仅为我国濒危的非物质遗产拯救、保护与传承提供更加有效的方法与经验,而且还使蓝印花布所携带的传统中国优秀文化更直观、更便捷、更快速地传播,极大地促进了蓝印花布文化的交流与发展。
然而,如何更加科学全面地利用传统关系型数据库开展保护,存储非物质文化遗产图像,是一个重要的研究方向。
本文针对国家非物质文化遗产—南通蓝印花布,努力探索利用数字化技术对南通蓝印花布图像数据进行传统关系型数据库存储,为非物质文化遗产图像数据库的建设奠定实现的基础,并希望能对其他类似的非物质文化遗产数字化保护工作起到抛砖引玉的效果。
文化是构成一个国家软实力的重要因素,它的推动传播直接反映该国的社会经济发展水平,是推动国家经济和社会发展的重要力量;随着我国经济实力的整体提升以及国际地位的不断提高,同时,在互联网以及数字化技术的影响下,全球化的进程不断深入,随之而来的全球化文化交流也在不断地丰富;在此时机下,推动优秀的中华文化走向世界就成为推动我国社会经济发展、提高我国文化软实力的一个重要手段。
南通地区蓝印花布的艺术特征研究——与山东地区蓝印花布进行比较□刘嘉摘要:目前,我国相关部门已逐渐提高对各类非物质文化遗产的重视。
就蓝印花布而言,已有不少学者参与研究,然而对于不同地区蓝印花布的对比研究较少。
该文旨在研究南通地区蓝印花布的艺术特色和文化內涵,并从色彩效果、纹样题材、造型风格等方面出发,将其与山东地区蓝印花布对比,分析两者之间艺术特征的异同。
通过研究得出,南通地区蓝印花布善于利用断续的线条和不同形式的点组合纹样,笔味浓刀味淡,具有清新、明快、秀丽的色彩效果等,符合江南人温婉细腻的性格特点。
关键词:蓝印花布南通艺术特征随着社会的发展,人们的日常生活和审美发生了一定程度的变化,中国传统文化尤其是非物质文化遗产正面临一定的挑战。
而作为第一批被列为中国非物质文化遗产之一的蓝印花布,如今正逐渐淡出人们的日常生活。
不同地区的蓝印花布展现着不同地区特有的地域特征,然而目前人们往往只是将蓝印花布当作一种复古风格的布料,缺乏对不同地区蓝印花布文化内涵特征的了解。
因此,将不同地区的蓝印花布进行对比研究,成为传承和发展蓝印花布的关键。
一、蓝印花布的发展脉络据《夏小正》记载,“五月,启灌蓼蓝”,由此可以推测自夏朝起人们便开始使用以植物为染料的染色方式。
宋代,桐油纸、豆灰防染工艺等相关要素的发明,使蓝印花布的制作技法更为成熟,流传地域也更为广泛。
《古今图书集成•职方典》记载:“药斑布出嘉定及安亭镇。
宋嘉定中有归姓者为之。
”文中所说之“药斑布”,即江南地区对蓝印花布的别称。
由此我们可以得知,蓝印花布产生于嘉定和安亭镇,是宋朝时嘉定一位姓归的人创造的。
宋元时期,随着社会经济和棉纺织业的发展,蓝印花布在中原地区逐渐流传开。
到了明清时期,蓝印花布已覆盖大部分的中原地区。
据笔者考察研究得知,蓝印花布自江南产生,我国境内的蓝印花布基本都由江苏、上海传入。
元代,蓝印花布传入浙江地区,并在明清时期流传于浙江民间。
山东地区的蓝印花布于元、明初时流行。
南通传统蓝印花布的设计振兴研究的开题报告一、研究背景和意义蓝印花布作为中国传统手工印染工艺品,历史悠久、独具特色,在过去曾受到了广泛关注和喜爱。
然而,随着现代工业化生产的兴起和消费升级的趋势,蓝印花布的市场受到了严峻的挑战。
尤其是在南通地区,蓝印花布传统手工制作的技艺面临失传的危机。
因此,对南通传统蓝印花布的设计振兴研究具有重要的现实意义。
二、研究内容和目标本研究旨在深入探讨南通传统蓝印花布的设计振兴,分析目前制作技艺和市场现状,探索传统手工技艺与现代文化元素相结合的创新设计方案,重现传统蓝印花布的文化价值和市场竞争力。
具体研究内容包括以下方面:1.传统蓝印花布的历史和制作技艺介绍;2.南通地区传统蓝印花布的市场现状和面临的问题;3.传统蓝印花布与现代文化元素相结合的创新设计方案研究;4.设计产品的原型制作及市场营销策略分析。
三、研究方法1. 文献调研法:对蓝印花布的历史、技艺、文化价值等方面的资料进行归纳整理和分析总结,以获得对传统蓝印花布深入了解的基础。
2. 实地调查法:通过走访南通的蓝印花布产业区、文创园区和相关企业,了解目前市场状况、产品背景及现有的设计方案,为后续的设计方案提供依据。
3. 专家访谈法:针对南通地区传统蓝印花布制作技艺的传承、设计方案的选取和适应市场需求等问题,与相关专家进行深入探讨、交流和研讨,获得专业的建议和指导。
4. 实验研究法:通过对现有的传统蓝印花布进行研究,并结合现代文化元素进行重新设计或改良强化,实验并制作出多种纹样和图案,通过试销和市场反馈,逐步探索出更适合市场和消费者需求的产品和设计方案。
四、研究目标和意义1. 通过对南通传统蓝印花布的研究,重新认识和评估传统手工技艺的文化价值和市场竞争力,推动传统文化的保护和传承。
2. 结合现代文化元素和市场需求,开发具有时代气息和创新精神的蓝印花布产品,并提高传统手工艺术品的市场竞争力。
3. 探讨传统手工制作技艺与现代技术相融合,实现传统文化的创新传承和文化产业的发展。
蓝白之梦南通蓝印花布印染技艺计划方案一、项目背景南通是中国著名的蓝印花布印染技艺的发源地,拥有悠久的历史和文化底蕴。
蓝印花布印染技艺是中国非物质文化遗产传统工艺中的重要代表,具有独特的民族特色和艺术魅力。
然而,随着现代化的发展和市场经济的冲击,传统蓝印花布的传承与发展面临着严重的困境。
为了挖掘和保护蓝印花布印染技艺,促进南通文化产业的发展,制定《蓝白之梦,南通蓝印花布印染技艺计划方案》以有效推进该项目的推广和传承。
二、项目目标1.传承蓝印花布印染技艺:通过培训、工作坊等形式,传授蓝印花布印染技艺和工艺知识,增强传统工艺的传承力度。
2.创新蓝印花布产品:以民族文化为基础,结合现代设计理念,推出创新的蓝印花布产品,提高产品附加值,拓展市场。
3.打造品牌形象:建立南通蓝印花布印染技艺的品牌形象,提升其在文化产业市场中的竞争力。
4.增加就业机会:通过蓝印花布项目的开展,为当地民众创造就业机会,促进就业和经济发展。
三、项目实施1.传承印染技艺(1)建立蓝印花布印染技艺传承基地,提供专业的培训和学习环境。
(2)邀请有经验的传统工艺师傅担任导师,传授技艺和工艺知识。
(3)组织学员参与实践活动,提高实际操作能力。
2.创新产品开发(1)成立蓝印花布设计团队,结合当地文化特色和市场需求,推出具有创新设计和高品质的产品。
3.推广和宣传(1)举办蓝印花布印染技艺展览活动,展示技艺的独特魅力。
(2)与旅游、文化机构合作,将蓝印花布项目纳入文化旅游线路,吸引更多的游客参观体验。
(3)建立蓝印花布印染技艺的官方网站和社交媒体账号,进行线上推广和销售。
4.建立品牌形象(1)制定蓝印花布印染技艺的品牌标识和标准,提升品牌的认知度和可信度。
(2)参加各类展会和活动,增加品牌的曝光度。
(3)与其他文化机构、品牌进行合作,推出联名产品,提高品牌的知名度和影响力。
5.就业机会享有(1)扶持当地有意从事蓝印花布项目的人员,提供资金支持、培训和创业指导。
145Internet Security互联网+安全引言南通蓝印花布作为我国最早成功申报的国家非物质文化遗产项目之一。
经过数年的摸索、研究与实践,工艺美术大师吴元新先生于1996年创办全国第一家集收藏、展示、研究、传承为一体的南通蓝印花布博物馆,并进行了大量的理论性研究与挖掘,收藏、整理出明清以来实物及图片资料上万件,保存的上万的纹样纸版,出版《中国蓝印花布纹样大全》藏品卷、纹样卷等等;为保护传统的蓝印花布印染技艺,弘扬蓝印花布夯实了理论基础。
然而,种类繁多的蓝印花布纹样所承载的文化内涵是什么?有什么美好的寓意?又该如何解读?这些关键的内容却一直锁在专家这个“深闺”内,普通大众只能从纹样形状去简单了解!如何让这些关键的内容走出专家的“深闺”,走入普通大众的这片沃土,显然,数字技术是关键!其中,利用近年来快速发展的人工智能、机器学习等新技术,结合艺术、人文等其它学科来对其纹样进行语义分析、整理并分类是是解决该问题的重要方向!例如赵海英、陈洪、 贾耕云等利用机器学习对民族文化图案进行语义标注[1]、张浩、徐丹利用深度学习对少数民族绘画进行情感分析[2]等等。
因此,本文立足最新的人工智能、深度学习技术,首先对南通蓝印花布纹样从艺术、人文等学科多维度、多角度地分类、解读、整理、分析后分割、提取并数字化,随后利用深度学习中的AlexNet 模型对其纹样进行分类,实验、分析并总结出南通蓝印花布纹样在AlexNet 模型中不同学习率下的分类准确率,为我国传统文化纹样的传承与保护尽一份绵薄之力,也为承载我国优秀传统文化的非物质文化遗产——南通蓝印花布的传承与保护添砖加瓦。
一、相关工作图像的识别与检测是机器视觉中很重要的一个分支。
目前,这方面的研究与应用主要集中在人脸、文字等公共领域方面;而对于非遗中的个例--南通蓝印花布纹样,尤其是针对南通蓝印花布纹样的收集、整理训练数据集,则仍处于空白阶段!因此,在实地调研的基础上,收集一手资料,通过对蓝印花布的纹样和素材进行数字化采集、整理、分析,并对其纹样进行分类、整理后提取出纹样,建立相关样本数据后利用深度卷积CNN 中的AlexNet 网络对纹样数据进行分基于AlexNet 的南通蓝印花布纹样分类□于翔 沈美 南通科技职业学院【摘要】 非物质文化遗产的灵活与生动自然是承载当地文化的最好的载体,也越来越受到社会各方面的重视。
基于内容的南通蓝印花布图像检索系统的设计与实现作者:沈美于翔来源:《科技视界》2014年第35期【摘要】本文针对国家非物质文化遗产——南通蓝印花布在信息化方面的空白,综合分析南通蓝印花布在数字图像处理、图像数据库设计以及JAVA EE架构中存在的难点,利用OpenCV、JAVA EE 对蓝印花布图案进行对比研究,基于内容的图像检索系统研究、开发与实现。
【关键词】OpenCV;JAVA EE;图像相似度0 引言基于内容的图像检索CBIR(Content-Based Image Retrieval)是当前多媒体检索中研究最为广泛的一种[1]。
其主要是将图像自身的视觉特征(如颜色、形状、纹理等)作为图像的内容加以表示,从而进行查找、匹配,最终将与样例图像相似的图像返回给用户。
CRIR涉及到多个领域的研究内容:如计算机视觉、图像处理、图像理解、模式识别、人工智能、数据库技术、支持向量机学习、贝叶斯学习、决策树学习及相关反馈交互式学习等[2];并在多个领域得到了广泛的应用。
本文主要利用图像的颜色特征对南通蓝印花布图像进行相似度的计算并加以分析研究,为在JAVA EE环境下利用OpenCV设计、开发与实现一个基于内容的图像检索原型系统打下坚实的基础。
1 应用背景本文在借鉴和吸收国内外的先进经验及方法的同时,对“南通蓝印花布”图像数据进行分析、研究,并在JAVA EE架构基础上利用先进的机器视觉库OpenCV对南通蓝印花布图像相似度进行计算、分析与研究,为开发实现一个基于内容的南通蓝印花布图像检索原型系统及“南通蓝印花布”信息化工作打好基础。
2 基于内容的图像检索及相关技术2.1 基于内容的图像检索基于内容的图像检索CBIR(Content-Based Image Retrieval)是使用图像的可视特征对图像进行检索。
本质上是一种近似匹配技术,融合了计算机视觉、图像处理、图像理解、人工智能、数据库等多领域的技术成果。
其特点是直接从媒体内容中提取信息线索,由计算机自动实现图像的分析、特征提取和索引,采取某种相似性度量方法对图像库中的图像进行匹配获得查询结果,从而避免了人工描述的主观性,减少了工作量[3]。
CBIR的的实现主要依赖两个关键技术的解决:图像特征的有效提取和图像特征的有效匹配[4]。
2.2 图像特征提取图像特征的提取与表达是CBIR技术的基础和核心技术。
基于内容的图像视觉信息主要有两层含义:1)图像信息的低级特征,如颜色、形状、纹理与空间关系等,这是客观的、最低层的图像信息模型,也是图像固有的物理属性,能被人的感官直接觉察出来;2)图像内容的语义描述,即与人类认知领域相关的图像内容,也称为图像高层信息。
然而,鉴于目前技术条件所限,基于图像的高层特征即语义方面进行检索的技术研究较少,更多的是利用图像的低层特征(如颜色、纹理及形状等)作为检索条件进行研究开发[2]。
2.2.1 颜色颜色是图像最底层、最直观的物理特征。
与图像的空间位置信息无关。
颜色具有拥有旋转、平移及尺度不变等特性,因而鲁棒性极好[5]。
在基于内容的图像检索中,颜色特征是应用的最为广泛的视觉特征。
目前主要有以下的一些颜色特征描述:(1)颜色直方图[6];(2)颜色矩;(3)颜色关联图(Color Correlogram)[8-9]。
2.2.2 形状形状特征是人类识别物体的主要特征之一。
同一类物体,可能具有不同的颜色,但其形状总是相似的。
另外,图像的形状特征具有不随图像颜色等特征的变化而变化的特点,是物体稳定的特征。
目前对形状的描述主要分为两类:基于边缘的和基于形状的,主要的描述子有傅里叶算子、Hu不变矩、Zemike矩、边缘方向直方图等。
2.2.3 纹理纹理是图像的重要特征之一,通常定义为图像的某种局部性质,或是对局部区域中像素间关系的一种度量,其本质是刻画像素的邻域灰度空间分布规律。
纹理特征描述方法大致可以分为四类:统计法、结构法、模型法、频谱法。
2.2.4 三种特征提取的比较众多资料及大量经验表明:颜色特征适用于色彩较为丰富的图像,如风景类图像,使用颜色特征的检索常可以得到颜色相似的图像。
纹理特征则较适合于物体和背景不易分割的图像,单纯使用纹理特征的检索并不总能得到纹理明显相同的图像,除非数据库中包含许多含有主要纹理的图像。
形状特征由于不易提取,一般只对物体形状易于识别的图像较为适合,基于形状的检索常可能检索到意外的结果,用得相对较少。
因此,绝大多数的检索系统都使用颜色和纹理特征,形状特征使用得相对较少。
2.3 图像特征的匹配与常规的基于文本的图像检索精确匹配技术不同,CBIR采用的是一种特征间的近似匹配技术,经特征提取后图像的内容将由所提取的特征向量来表示,因此衡量两幅图像的相似性将转换为特征空间中的相似性问题,即将视觉特征看作是向量空间中的点,通过计算两点之间的接近程度来衡量图像特征之间的相似度。
由于人类视觉系统非常复杂,目前缺乏对感知相似度的深刻认识。
在关于图像相似性度量的理论研究中,使用最多的是计算图像特征之间的相似距离,距离越小就越相似。
3 JAVA EE框架下用OpenCV对南通蓝印花布图像相似度研究本文主要以南通蓝印花布实物照片及其纹样为实验对象,利用尼康数码相机作为数据采集设备,采集的数码相片分辨率较高且噪声低,完全能满足实验要求。
3.1 JAVA EE框架下OpenCV环境的搭建在UBUNTU LINUX操作系统下,使用Easy Eclipse软件搭建JAVA EE环境。
随后在系统中按OpenCV 2.4.5说明进行安装并在JAVA环境中调用相关语句,完成JAVA EE框架下OpenCV环境的搭建。
最终效果图如图1所示。
3.2 图像预处理本实验中图像预处理包括两大部分:去噪和颜色数字化。
首先,尽管在实验中采用尼康数码相机作为数据采集设备,采集的数码相片不但分辨率高,而且内容清晰,但这一结果也带来了两种不同的后果:一方面为实验的顺利进行提供了保障,另一方面也产生了不可忽视的噪声:如在对南通蓝印花布实物进行拍摄时,不但蓝印花布的花色纹样清晰可见,而且布匹本身的经纬线也清晰的表现出来,形成难以消除的噪声。
因此,必须对原始图像进行平滑处理以去除噪声。
通过大量的实验,采用中值虑波及高斯模糊对原始照片中的噪声进行处理,效果较为理想。
其次,虽然南通蓝印花布只有两种颜色:蓝色和白色;但是在实际应用过程中,这两种颜色却没有统一的标准,尤其是没有一个统一的数字化标准;蓝色与白色深浅不一,给蓝印花布的数字化进程造成极大的困难。
鉴于此,通过与吴远新老师及多位专家的交流沟通,在对数字化照片进行数字化预处理前,约定南通蓝印花布数字化照片的蓝色RGB值{29,33,70}为:白色RGB值为:{251,255,255};3.3 利用OpenCV对蓝印花布图像进行HSV分量化大量的实例表明,南通蓝印花布图像的颜色特征不但明显,而且提取相对容易。
因此,研究基于颜色特征的蓝印花布检索方法就显得尤其重要。
然而,对于基于颜色特征的检索方法来讲,一方面,选择一个合适的颜色特征表达方式很重要,另一方面,对颜色特征的表达依赖于所使用的颜色模型,并不是所有的颜色空间都与人的感觉相一致。
HSV 空间即色度(Hue)、饱和度(Saturation)和亮度(Value)空间,是比较接近人对颜色视觉感知的彩色空间,其中 H 表示不同颜色;S 表示颜色的深浅;V 表示明暗程度。
利用OpenCV的cvtColor方法可以较方便地将图像从RGB转换到HSV。
实验中随机选取两张蓝印花布照片,在Eclipse里通过JAVA调用OpenCV的cvColor()方法,将其从RGB空间转换到HSV空间,效果如图2所示:(a)原始RGB图像(b)转换到HSV的图像图2 调用cvColor方法将RGB图像转换到HSV3.4 蓝印花布图像对比相似性分析与研究根据2.4所述可知,衡量两幅图像的相似性实际上是衡量两幅图像特征空间中的相似性问题。
因此,进行蓝印花布图像对比相似性研究,则首先要提取蓝印花布的图像特征。
通过对大量蓝印花布图像的分析,发现其虽然只有两种颜色,即蓝色和白色,但是其纹样繁多。
在纹理及形状的特征提取方面,难度较大,且不易实现;因此,在蓝印花布图像特征的提取方面,选择颜色特征进行提取。
颜色直方图是优先选择的图像特征向量。
利用OpenCV的计算直方图方法calcHist()可以方便地计算出目标图像的颜色直方图。
随机选取蓝印花布照片,在Eclipse里通过JAVA调用OpenCV的calcHist()方法,计算该图的颜色直方图如图3所示。
正如2.4节所述:在关于图像相似性度量的理论研究中,使用最多的是计算图像特征之间的相似距离,距离越小就越相似。
要比较两幅图像的直方图,必须要选择一个衡量直方图相似度的相似距离。
OpenCV的compareHIst()方法负责计算两幅直方图的相似度,该方法有四种相似距离可以选择,分别是:1)correlation,相似距离为:d(H■,H■)=■2)Chi-Square,相似距离为d(H■,H■)=■■3)Intersection,相似距离为d(H■,H■)=■min(H■(I),H■(I))4)Bhattacharyya,相似距离为:d(H■,H■)=■在经过对直方图的归一化后,选取相似距离参数为correlation,调用compareHIst()方法对多幅相似图像进行直方图对比相似度的实验,随机选取三幅蓝印花布图像。
1 2 3图4 随机选取两幅蓝印花布图像其中1号图像与2号图像非常相似:其内容完全一致;2号图像与3号图像相比,内容不但不同,但图像的明暗度类似;通过利用上述四种相似距离对其进行相似度的判断,得出结论如表1。
肉眼观察发现,2号图像与3号图像表面上更为相似;但若仔细观察,则会发现1号图像与2号图像内容一致,只是表面特征的差异要比2号与3号的大;correlation与Intersection相似距离下的相似度数据也体现了此现象:1号图像与2号、2号与3号图像在相似距离correlation下的相似度数据分别为0.835与0.840,Intersection下的相似度数据分别为6.052与6.575,都有力地支持了肉眼观察的结果。
但在Intersection相似距离下相似度数据相差较correlation更大。
2号图像与3号图像虽然内容不同,但明暗度等表面特征较1号图像与3号图像更相近。
肉眼观察下也较容易区分1号图像与3号图像,而对2号与3号图像则需仔细观察。
四种相似距离下的相似度数据也明显支持这种现象:1号图像与3号图像在四种相似距离下相似度数据分别是0.7368、7.3285、5.680和0.290;与四种相似距离下的2号图像与3号图像相似度数据0.840、4.822、6.575及0.2226相比可以看出其数据差别很大。