[发明专利]基于彩色直方图和NSCT的模糊相关异步图像检索方法

摘要

本发明涉及图像检索方法，利用彩色直方图来提取图像的颜色特征，将彩色直方图的色彩矢量和色彩柱的高度这两个特征作为检索依据，利用模糊集理论中的模糊隶属函数计算相似度、α级模糊关系判定相似性，同时引入非下采样轮廓波变换(NSCT)来提取图像的纹理特征，利用NSCT变换对图像进行分解，提取不同层次多个方向上的子带系数的均值和标准方差为特征向量，作为图像库中图像的索引，并利用模糊集理论中的模糊隶属函数计算图像之间的相似度，由于其多尺度性、多方向性和平移不变性，分解后保留有强大的方向信息，可以更全面地描述图像的纹理特征，最后，将上述两种算法相结合，运用综合特征对图像进行检索。

主权项

一种基于彩色直方图和NSCT的模糊相关异步图像检索方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)、对图像库中的任一幅图像D和待检索图像Q，将RGB图像的颜色量化为16维，分别提取彩色直方图，具体方法如下：将三维色彩值(r,g,b)作为彩色直方图的横轴，该三维色彩值在整幅图像中出现的像素数作为纵轴，制作出图像D的彩色直方图和图像Q的彩色直方图，然后利用彩色直方图来提取颜色特征；在计算彩色直方图时，对彩色直方图按色彩柱的高度从高到低逐级排序，并确定每一色彩柱的级次序号，将不同彩色直方图对应序号的色彩柱作为同一级特征，并进行相似性度量；由于RGB空间色彩为三维，则图像D和图像Q的彩色直方图的对应某一级次的一对色彩矢量分别为：ci(ri,gi,bi)及cj(rj,gj,bj)，则其相似度用高斯隶属函数表示为：μR~(ci,cj)=e-[(rj-ri)2+(gj-gi)2+(bj-bi)2]...(5),]]>利用模糊隶属函数计算相似度，如下：将式(5)得到的代入式9中，利用α1级关系模糊匹配得出检索结果，当大于等于阈值ɑ1时，取值为1，认为两特征相似，则进行下一步；否则，停止，返回进行下一张图像与待检索图像Q进行处理；(2)、对对应级次色彩柱的高度进行相似性判断，对应级次色彩柱的高度hi和hj的相似度表示为：μS~(hi,hj)=min(hi,hj)/max(hi,hj)...(6),]]>利用模糊隶属函数计算相似度，如下：将式(6)得到的代入式10中，利用α2级关系模糊匹配得出检索结果，当大于等于阈值ɑ2时，取值为1，认为两特征相似，则进行下一步；否则，停止，返回进行下一张图像与待检索图像Q进行处理；(3)、将待检索图像Q和图库中的每一幅图像依次经过步骤(1)和(2)的处理后，得出步骤(1)和(2)的输出检索结果都是1的所有图像，作为新的图像库；(4)、对新的图像库中的任一幅图像P和待检索图像Q分别进行NSCT纹理特征提取，NSCT提取纹理特征方法如下：将RGB图像转化为灰度图像，对灰度图像进行分解系数为{2,3,4}，子带数为4，8，16的三层NSCT变换，得到28条子带的子带系数，分别计算各子带系数的均值μi和标准方差σi，均值μi和标准方差σi的计算公式如下：μk=1MNΣi=1MΣj=1N|Ck(i,j)|...(1),]]>σk=[1MNΣi=1MΣj=1N(|Ck(i,j)|-μk)2]1/2...(2),]]>其中，Ck(i,j)是第k个NSCT方向子带的系数，M×N是该子带的大小，μk是第k个方向子带的系数平均值，σk是第k个方向子带的系数标准方差；得到每幅图像的纹理特征向量为56维；M和N表示一帧图像的行列数；即图像P的纹理特征向量f＝(μ1,σ1,μ2,σ2,...,μ28,σ28)，图像Q的纹理特征向量f′＝(μ′1,σ′1,μ′2,σ′2,...,μ′28,σ′28)；(5)、对新的图像库中的任一幅图像P和待检索图像Q各自得到的56维纹理特征向量分别进行高斯归一化处理，将所有特征值都归一化到[‑1,1]区间内，具体方法如下：高斯归一化是在特征向量F的分布满足均值为μ、标准方差为σ的高斯分布的条件下，采用下式对特征向量进行归一化，F′=F-μσ...(8),]]>式(8)中，均值μ和标准方差σ表示特征向量F这个集合的均值和标准方差；经过高斯归一化处理的图像P的纹理特征向量fP＝(μ1P,σ1P,μ2P,σ2P,...,μ28P,σ28P)，经过高斯归一化处理的图像Q的纹理特征向量f′Q＝(μ′1Q,σ′1Q,μ′2Q,σ′2Q,...,μ′28Q,σ′28Q)；对图像库中的任一幅图像P和待检索图像Q，两图像的相似度的计算公式如下：μn~(Q,P)=exp{-Σk=128(fk′Q-fkP)2}...(7),]]>其中，和分别为图像库中图像P和待检索图像Q分别经过高斯归一化处理后的第k个纹理特征分量值；(6)、利用模糊隶属函数计算相似度，如下：将式(7)得到的代入式11中，利用α3级关系模糊匹配得出检索结果，当大于等于阈值ɑ3时，取为1，认为图像P和图像Q特征相似；否则，取为0，认为图像P和图像Q特征不相似；(7)、将待检索图像Q和新图库中的每一幅图像均经过步骤(4)至步骤(6)的处理后，得出步骤(6)中输出检索结果为1的所有图像，异步综合检索结束。