一种基于神经网络提取图像特征的图像检索方法
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基于特征的图像检索方法【3J是通过对图像的 分析和提取特征向量,并与图像库对应的特征库中 的特征进行匹配获得图像检索的结果。由此可知, 基于特征的图像检索的关键是:第一,有效的特征提 取方法;第二,准确的特征匹配算法。
脉冲耦合神经网络(PCNN—pulse coupled neu— ral networks)是在生物模型启发下产生的一种图像 处理算法,它是基于Eckhorn提出的猫视觉皮层模 型的一种拓展,适合于基于视觉内容的特征提取,而 图像检索是基于图像的视觉内容的检索,因此,我们 提出了运用脉冲耦合神经网络提取图像的视觉特征 并基于此进行图像检索的方法。在接下来的部分, 我们介绍图像激励脉冲耦合神经网络所获得的点火
4改进后的点火时间信号特征提取
PCNN的基于邻近象素亮度相似性集群点火的 特性,使得PCNN具有对图像的自适应分割特
性【|7|,我们运用PCNN进行图像检索的基本思想 是:运用PCNN对图像进行自适应分割;对所分割 出的每个部分提取点火时间信号;将各部分的点火 时间信号级联作为整幅图像的特征用于图像检索。
k
∑7"ft碰是矩阵M中每行元素之和。相关量用以描述
k
矩阵中行和列元素之间相似程度,它是灰度线性关
系的度量。
别采取纹理特征,点火时间信号特征,以及它们的组 合作为图像的特征进行图像检索。图4.5示出了部 分实验结果。其中左边第一幅图像为待检索图。从实 验结果均可以看出,点火时间信号特征比纹理特征 好,而两者相结合的效果更好。
[4]樊昀,王润生.面向内容检索的彩色图像分割[J].计算 机研究与发展,2002,39(3):376—381.
(下转第127页)
万方数据
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定理10在定理8的假设条件下,E(x)是(P) 的有效解的充要条件是存在i∈R军,使得(三,j)是 L(x,Z)相应于Z的一个鞍点。
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下四个特征表示纹理特征: (1)反差:
CON=∑∑(h—k)2行z触
(4)相关:
COR=[∑∑hkm从一∥∥,]伽, (10)
h
k
(7)
其中心,产y,%,ay分别是"k,优y的均值和标准差,
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第3期
宁晓菊:一种基于神经网络提取图像特征的图像检索方法
·91·
m。=∑m从是矩阵M中每列元素之和;优y=
万方数据
·90·
西安邮电 学院学报
2006年5月
围‘r#觳,q]上的神经元点火,而这些元的点
火又可带动其邻域的的神经元点火,…,这时在同 一时刻t发生点火的神经元数目就不仅仅象卢=0 时的类直方图那样只与图像中灰度为V0e吖70的像 素数目有关,而还与这一灰度像素的邻域内灰度满
足[F静,勘]的像素数目有关。因此这时g(£)
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经元的点火为自然点火,其点火周期T(Xi)与像素
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丁(两)刊n(老)
(2)
(3)神经元之间的局部连接(即』9≠0)使得某
个或某些神经元(i,J)的点火可引起其邻域内满足
为建立类似于图像直方图的但既包含图像整体 灰度信息又包含有图像局部空间信息的特征,我们 引入点火时间信号
盘
匝 籁 1R 鼎 岳*卜 ≤ 《
O
(d)
图2一幅图像打乱前后口≠0时SAH的比较
我们知道图像的整体灰度分布是图像特征的一 个侧面,图像的个性特征更重要的表现在图像像素 位置的空间特征上,这是直方图和卢=0时的类直 方图所没能描述的特征,而正是PCNN基于局部连 接(卢≠0)的神经元的捕获点火特性能够描述的特 征。在PCNN中,由于引入了耦合,即口≠0,使得t 时刻点火的神经元为z?i可带动其邻域内在灰度范
文有机的运用自适应图像分割和自适应图像特征提取,提出了一种新的图像特征——空间自适应类直方图,它既
包含了图像的空间位置特征,又包含了图像的灰度特征。最后,我们把空间自适应类直方图与传统的基于共生矩
阵的图像纹理特征组合作为图像的特征应用于图像检索。大量实验表明本文方法的有效性。
关键词:图像分割;特征提取;图像检索
图3示出了两种图像提取方法提取图像特征, 并利用图像特征检索图像库得到的前十幅检索结 果。这两种分别为直接对图像提取点火时间信号和 经图像分割对每一部分提取点火时间信号并级联。 左边第一幅图为待检索图像。从图3示出的检索结 果可以看出,对图像进行分割要比未对图像进行分 割的结果有所改善。
(a)未对图像进行分割
万方数据
法0吲燮怒:Ⅵ. 墨篁掌二弯氅中,一童堡煮翌蔓=蔓塑篓叠。p(%一t/v。O),故在这时的。g(£)记录的三曩吝象的
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6 实验结果
实验中采用了含有300多幅图片的图像库,分
(a)纹理特征检索结果
(b)点火时间信号特征检索结果
(c)两者结合检索结果
图4对荷花进行检索结果比较
(a)纹理特征检索结果
(b)点火时间信号特征检索结果
(c)两者结合检索结果 图5对玫瑰花进行检索结果比较
7结论
本文运用PCNN对图像的自适应分割和自适 应特征提取能力,并将两者结合,并结合图像的纹理 特征,提出了一种新的基于PCNN的图像特征提取 方法,并应用于图像检索,获得了良好结果。可以看 出将PCNN应用于图像特征的有效提取,并结合传 统的特征提取方法,可以获得优良的图像特征,在图 像检索,图像目标检测和识别等领域可有广泛前景。
Xo/(1-t-皿加)≤X加<Xo
(3)
口
的神 经元(P,q)提前到与神经元(i,歹)同时点火,
血 籁
称这些邻域神经元被捕获点火。可以看出网络的这
1R
些特性特别适合于进行图像特征提取。
鼎壬*≮《Fra bibliotek3 点火时间信号特征的描述
我们知道图像的统计直方图痧(z)只包含了图 像像素亮度的统计特征,或在一定意义上描述了图 像的全局(整体)灰度特征;而不包含任何图像象素 位置的空间特征。
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2006年5月 第11卷第3期
西安邮电学院学报 JOURNAL OF XI’AN UNIVERSITY OF POST AND TELECOMMUNICATIONS
May.2006 V01.11 No.3
一种基于神经网络提取图像特征的图像检索方法
宁晓菊
(西安邮电学院计算机系,陕西西安710061)
摘要:脉冲耦合神经网络是新一代的人工神经网络,具有优良的自适应图像分割和自适应图像特征提取能力。本
对于一幅灰度图像,用PCNN对图像进行分 割,相当于对图像的像素亮度进行了一次聚类,把图 像分成不同的亮度相似空间区域,并再在各个区域 提取点火时间信号作为特征。这里图像分割是从整 体上对图像处理,而对每一分割出的部分的点火时 间信号则描述了图像该分割区域的细节特征,故这 种整体图像分割、局部特征提取并级联能很好的反 映图像像素空间位置信息和灰度信息。
Step function
图l PCNN神经元的简化模型
2 脉冲耦合神经网络模型简介
脉冲耦合神经网络的简化数学模5/r到[63如式(1) 所示:
如(咒)=Io
L4(竹)=Ⅵ∑%K如一1)
%(72)=Fo(n)(1 4-5L巧(咒))
(1)
收稿日期:2005—11—17 作者简介:宁晓菊(1979一),女,陕西西安人,西安邮电学院计算机系助教。
然而,我们认为图像的个性特征更多的体现在 图像像素位置的空间特征上,PCNN的神经元的捕 获点火正是由于PCNN神经元的局部连接特性和乘 积耦合特性所带来:
(1)当神经元(p,q)处于自然点火神经元(i, 歹)的邻域内,(空间位置)
(2)当神经元(乡,q)的灰度值z御满足式(3) 时,(灰度关系)
神经元(p,q)被元(i,j)捕获点火。因此PCNN 神经元的捕获点火特性很好的反映了图像灰度的局 部空间特性。