基于語(yǔ)義學(xué)習(xí)的圖像檢索研究.pdf

1、近年來(lái)，基于內(nèi)容的圖像檢索(Content-BasedImageRetrieval，CBIR)技術(shù)獲得了蓬勃的發(fā)展。當(dāng)前，該研究領(lǐng)域所面臨的主要困難在于，大多數(shù)現(xiàn)存的基于內(nèi)容的圖像檢索系統(tǒng)是通過(guò)對(duì)不同圖像進(jìn)行相似度計(jì)算來(lái)完成圖像檢索任務(wù)的。這種做法雖然取得了一些成功，但是也存在相當(dāng)大的局限性。主要問(wèn)題是圖像檢索質(zhì)量的好壞在很大程度上依賴(lài)于所使用的圖像特征，它與人類(lèi)根據(jù)圖像語(yǔ)義來(lái)判斷圖像間是否相似的做法存在著很大的區(qū)別。這種差別的存在導(dǎo)致

2、目前的大多數(shù)圖像檢索方法很難取得令人滿(mǎn)意的圖像檢索效果。為了解決這個(gè)問(wèn)題，本文提出了一種基于語(yǔ)義分析的圖像檢索方法。該方法從學(xué)習(xí)用戶(hù)語(yǔ)義的觀點(diǎn)出發(fā)，通過(guò)對(duì)用戶(hù)選擇的若干相似圖像進(jìn)行學(xué)習(xí)，找到隱藏在其中的用戶(hù)語(yǔ)義，從而據(jù)此實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中相似圖像的檢索。為了獲得用于圖像語(yǔ)義學(xué)習(xí)的圖像特征，發(fā)展了一種基于視覺(jué)感知特性的色彩量化算法和一種改進(jìn)的JSEG圖像分割算法。JSEG算法只利用到了量化色彩的分布信息；對(duì)此，改進(jìn)算法通過(guò)增加對(duì)色彩和紋理信息

3、的分析以提高圖像分割的效果。此外，針對(duì)相關(guān)研究中缺乏圖像概念保存研究的現(xiàn)狀，提出了一種基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的圖像語(yǔ)義概念保存方法，以檢索未來(lái)相似語(yǔ)義的圖像。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于用戶(hù)語(yǔ)義學(xué)習(xí)和基于概念保存學(xué)習(xí)的圖像檢索效果是令人滿(mǎn)意的。 從以上研究思路出發(fā)，本文首先對(duì)CBIR研究的起源、發(fā)展、研究方向和所面臨的問(wèn)題，以及本文的主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)做了整體介紹。 隨后，本文探討了圖像特征提取問(wèn)題，提出了一種基于視覺(jué)感知特性的色彩量化算

4、法。該算法將圖像分成邊緣、平滑和紋理區(qū)域，并采用對(duì)不同區(qū)域中的像素賦予不同權(quán)重的策略以強(qiáng)化邊緣和平滑區(qū)域的色彩。實(shí)驗(yàn)表明，同前人工作相比，該算法能夠自適應(yīng)地保留視覺(jué)重要區(qū)域的色彩，并具有計(jì)算速度快的特點(diǎn)。 在色彩量化基礎(chǔ)上，為了得到圖像中的對(duì)象等高層語(yǔ)義特征，進(jìn)一步提出了一種改進(jìn)的JSEG圖像分割算法。該算法采用對(duì)色彩和紋理進(jìn)行分析的方法來(lái)加快圖像分割。實(shí)驗(yàn)表明，該分割算法具有快速、準(zhǔn)確的特點(diǎn)。 為了解決計(jì)算機(jī)和用戶(hù)之間

5、在圖像語(yǔ)義理解上存在的差異問(wèn)題，本文從用戶(hù)的角度出發(fā)對(duì)檢索過(guò)程中涉及的圖像語(yǔ)義進(jìn)行了研究?；谟脩?hù)選擇的圖像之間存在一定的語(yǔ)義關(guān)聯(lián)這一線(xiàn)索，提出通過(guò)學(xué)習(xí)這些圖像之間的關(guān)系來(lái)發(fā)現(xiàn)語(yǔ)義。具體方法是通過(guò)區(qū)域配對(duì)操作來(lái)學(xué)習(xí)圖像之間共同的“感興趣”區(qū)域，并進(jìn)一步確定上述“感興趣”區(qū)域內(nèi)的“感興趣”的特征；通過(guò)比較這些“感興趣”區(qū)域之間的相似距離和空間結(jié)構(gòu)關(guān)系來(lái)確定最終的圖像語(yǔ)義。由此得到的語(yǔ)義可以幫助我們理解用戶(hù)想要檢索的圖像內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，

6、采用該方法的圖像檢索無(wú)論在檢索速度、還是在檢索準(zhǔn)確率方面都有很大的提高。 最后，針對(duì)當(dāng)前圖像檢索研究中對(duì)圖像檢索結(jié)果的語(yǔ)義概念保存有所忽視的研究現(xiàn)狀，提出了一種語(yǔ)義概念保存方案。該方案將檢索得到的若干具有相似語(yǔ)義的圖像組成圖像區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究中的子網(wǎng)絡(luò)分割方法對(duì)圖像區(qū)域網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行劃分，得到具有語(yǔ)義特性的子網(wǎng)絡(luò)，并通過(guò)對(duì)子網(wǎng)絡(luò)之間的語(yǔ)義關(guān)聯(lián)進(jìn)行學(xué)習(xí)，從而形成語(yǔ)義概念。這樣形成的語(yǔ)義概念可以在未來(lái)用于檢索具有相似語(yǔ)義內(nèi)容的圖