基于内容的图像检索算法与系统答辩ppt
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基于内容的图像检索技术研究内容图像检索技术,又称为基于内容的图像检索(Content-Based Image Retrieval, CBIR),是一种通过分析图像的内容特征来实现图像检索的方法。
它与传统的基于文本的图像检索方法相比,可以直接利用图像的视觉特征,无需依赖人工标注的文本信息。
内容图像检索技术在多领域都有广泛的应用,如图像库管理、医学图像分析、视频监控等。
1. 图像特征提取:内容图像检索的第一步是提取图像的特征。
图像特征可以分为低层次特征和高层次特征。
低层次特征包括颜色、纹理、形状等,可以通过图像处理和计算机视觉的算法提取。
高层次特征则是对图像语义的抽象,如物体、场景等。
这些特征的提取旨在将图像转化为数字化的向量表示,便于后续的相似度计算和检索。
2. 相似度计算:在内容图像检索中,关键的一步是计算图像之间的相似度。
相似度可以基于图像的特征向量进行计算,常用的方法有欧氏距离、余弦相似度等。
一般来说,相似度计算会考虑多个特征之间的加权组合,以综合反映图像的相似程度。
通过相似度计算,可以建立图像库中图像之间的相似性关系,为后续的检索提供基础。
3. 检索方法:基于内容的图像检索可以采用不同的检索方法,如基于特征的检索和基于查询的检索。
基于特征的检索是指通过提取图像的特征向量,然后与图像库中的特征向量进行相似度匹配,找到相似的图像。
而基于查询的检索是指用户通过输入图像或图像的描述信息作为查询条件,系统通过计算查询图像与图像库中图像的相似度,返回检索结果。
4. 索引结构:为了提高图像检索的效率,常常需要构建索引结构来加速检索过程。
索引结构可以基于图像的特征向量进行构建,如kd树、R树等。
通过索引结构的建立,可以减少相似度计算的次数,提高检索性能。
5. 评估和优化:对于内容图像检索技术的研究,评估和优化是不可或缺的环节。
评估可以通过比较检索结果与人工标注结果之间的差异来衡量检索系统的性能。
优化则需要根据评估结果,对图像特征提取、相似度计算、索引结构等方面进行调整和改进,以提高检索的准确性和效率。
摘要基于文本的图像检索技术存在两个缺点。
首先,标注每个图像是比较困难的;再次主观性和图像注释的不精确性在检索过程中可能引起适应性问题。
基于内容的图像检索技术克服了传统的图像检索技术的缺点。
基于内容的图像检索技术分为特征提取和查询两个部分。
本文主要介绍基于颜色特征的图像检索技术颜色特征是图像的基本特征也是最为直观的特征之一。
着重探讨了颜色空间的选取颜色特征的提取和表达颜色的相似度以及现有的图像的检索系统和存在的问题。
在这里颜色空间的选取有RGB颜色模式HSV颜色模型。
颜色提取的基本思想是用颜色直方图来统计每种颜色出现的概率。
目前相关的系统有QBIC系统、Photo book系统、CORE系统等等。
关键词:基于内容的图像检索技术;特征提取;特征表达;颜色直方图;AbstractTraditional text-based image retrieval techniques have two shortcomings: First, it has been difficulties to note each image. Second, the subjectivity and no precision of image anno-tation may lead to the adaptation in the retrieval process. CBIR overcome the shortcomings of the traditional text-based image retrieval .Content-based image retrieval can divide into two parts, that is feature extraction and query. In this paper, based Color Image Retrieval is mainly introduced. Color features are the basic characteristics of the image as well as are one of the most intuitive features. Here we focused on the selection of color space, color feature extrac-tion and expression, color similarity, and the existing image retrieval systems and problems. There are many color models to express color such as the RGB color model, the HSV color model. The basic idea to extract color is to use color histogram to calculate the probability statistics of each color .Currently there are some related systems QBIC system related system, Photo book system, CORE system and so on.Keywords: Content-based image retrieval; Feather extraction; Feather presentation; color histogram;目录1 绪论 (1)1.1 图像检索技术的发展 (1)1.2 图像检索技术的特点和应用 (1)1.3 图像检索系统的关键技术 (2)1.4 基于内容图像检索的典型系统 (3)1.4.1 QBIC系统 (3)1.4.2 Virage系统 (3)1.4.3 Photobook系统 (3)1.4.4 VisualSEEK和WebSEEK系统 (3)1.4.5 Netra系统 (4)2 颜色空间 (5)2.1 RGB 颜色空间 (5)2.2HSI颜色空间 (7)3 颜色特征的表达 (9)3.1 颜色直方图 (9)3.2 全局直方图 (10)3.3 累积直方图 (11)3.4 局部累加直方图 (11)4 颜色特征的相似性度量 (12)4.1 距离度量方法 (12)4.2 直方图的交集的方法 (12)4.3 欧氏距离法 (12)4.4 模糊理论 (13)5 系统的设计与实现 (15)5.1 系统的设计 (15)5.1.1 系统名称 (15)5.1.2 系统的开发环境 (15)5.1.3 系统的结构 (15)5.1.4 系统的实现算法描述 (17)5.1.5 系统中的图像库和索引表的建立 (17)5.1.6 容差值的设定 (18)5.2 系统的实现 (18)5.2.1 颜色空间的代码实现 (18)5.2.2 直方图显示的代码实现 (21)5.2.3 欧式距离的代码实现 (24)6 实例分析 (25)6.1 图像检索过程 (25)6.2 图像的直方图的分析 (26)6.3 数据记录 (27)6.4 目前研究中存在的主要问题及对未来的展望 (29)结束语 (30)致谢 (31)参考文献 (32)1 绪论1.1 图像检索技术的发展早期的图像检索是通过人工的标注来实现的,随着计算机技术和通信网技术的发展,特别是因特网的快速发展,图像数据的容量越来越大了,这种“以关键字找图”的方法越来越不适应检索技术的发展了[1]。
基于内容的图像检索(CBIR)——以图搜图@⽬录在CBIR中,图像通过其视觉内容(例如颜⾊,纹理,形状)来索引。
⼀、实现原理⾸先从图像数据库中提取特征并存储它。
然后我们计算与查询图像相关的特征。
最后,我们检索具有最近特征的图像⼆、基于内容的图像检索的特征提取三、代码实现import numpy as npfrom keras.models import Modelfrom keras.datasets import mnistimport cv2from keras.models import load_modelfrom sklearn.metrics import label_ranking_average_precision_scoreimport timeprint('Loading mnist dataset')t0 = time.time()(x_train, y_train), (x_test, y_test) = mnist.load_data()x_train = x_train.astype('float32') / 255.x_test = x_test.astype('float32') / 255.x_train = np.reshape(x_train, (len(x_train), 28, 28, 1)) # adapt this if using `channels_first` image data formatx_test = np.reshape(x_test, (len(x_test), 28, 28, 1)) # adapt this if using `channels_first` image data formatnoise_factor = 0.5x_train_noisy = x_train + noise_factor * np.random.normal(loc=0.0, scale=1.0, size=x_train.shape)x_test_noisy = x_test + noise_factor * np.random.normal(loc=0.0, scale=1.0, size=x_test.shape)x_train_noisy = np.clip(x_train_noisy, 0., 1.)x_test_noisy = np.clip(x_test_noisy, 0., 1.)t1 = time.time()print('mnist dataset loaded in: ', t1-t0)print('Loading model :')t0 = time.time()autoencoder = load_model('autoencoder.h5')encoder = Model(inputs=autoencoder.input, outputs=autoencoder.get_layer('encoder').output)t1 = time.time()print('Model loaded in: ', t1-t0)def retrieve_closest_images(test_element, test_label, n_samples=10):learned_codes = encoder.predict(x_train) # 提取数据库图像的特征向量# 转换成⼀维向量learned_codes = learned_codes.reshape(learned_codes.shape[0],learned_codes.shape[1] * learned_codes.shape[2] * learned_codes.shape[3])learned_codes.shape[1] * learned_codes.shape[2] * learned_codes.shape[3])test_code = encoder.predict(np.array([test_element]))test_code = test_code.reshape(test_code.shape[1] * test_code.shape[2] * test_code.shape[3])distances = []# 计算输⼊图像和数据库所有图像的距离for code in learned_codes:distance = np.linalg.norm(code - test_code)distances.append(distance)# 排序取出距离最⼩的图像nb_elements = learned_codes.shape[0]distances = np.array(distances)learned_code_index = np.arange(nb_elements)labels = np.copy(y_train).astype('float32')labels[labels != test_label] = -1labels[labels == test_label] = 1labels[labels == -1] = 0distance_with_labels = np.stack((distances, labels, learned_code_index), axis=-1)sorted_distance_with_labels = distance_with_labels[distance_with_labels[:, 0].argsort()]sorted_distances = 28 - sorted_distance_with_labels[:, 0]sorted_labels = sorted_distance_with_labels[:, 1]sorted_indexes = sorted_distance_with_labels[:, 2]kept_indexes = sorted_indexes[:n_samples]score = label_ranking_average_precision_score(np.array([sorted_labels[:n_samples]]), np.array([sorted_distances[:n_samples]])) print("Average precision ranking score for tested element is {}".format(score))original_image = x_test[0]cv2.imshow('original_image', original_image)retrieved_images = x_train[int(kept_indexes[0]), :]for i in range(1, n_samples):retrieved_images = np.hstack((retrieved_images, x_train[int(kept_indexes[i]), :]))cv2.imshow('Results', retrieved_images)cv2.waitKey(0)cv2.imwrite('test_results/original_image.jpg', 255 * cv2.resize(original_image, (0,0), fx=3, fy=3))cv2.imwrite('test_results/retrieved_results.jpg', 255 * cv2.resize(retrieved_images, (0,0), fx=2, fy=2))# To retrieve closest imageretrieve_closest_images(x_test[0], y_test[0])打赏如果对您有帮助,就打赏⼀下吧O(∩_∩)O。