基于四元数指数矩的彩色图像检索方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于四元数指数矩的彩色图像检索方法，该方法在彩色图像检索的过程中，对彩色图像应用四元数指数矩进行分解，利用四元数指数矩对彩色图像分解所得的矩值作为图像特征，并利用欧氏距离作为图像之间相似度的计算方法，计算不同图像之间的相似度，由于四元数指数矩同时结合了颜色特征与纹理特征，可以有效的表征图像的颜色与形状特征，设计简单、易于实现、图像特征提取过程无需人工标注等特点，避免了繁琐而易错的人工标注过程，大大的提高了检索精度及效率。
【专利说明】基于四元数指数矩的彩色图像检索方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于图像处理领域，尤其是一种可有效提高检索精度及效率的基于四元数 指数矩的彩色图像检索方法。
【背景技术】
[0002] 基于文本的图像检索技术（TBIR)沿用了传统文本检索技术，它不考虑图像本身 固有的颜色、纹理、形状等内容特征，而是使用关键字来描述图像，即检索的时候一般以输 入关键字的形式检索相关图像。该技术存在以下两方面缺陷：首先因为现在图像数据库规 模的不断膨胀，对数据库中每一副图像进行人工标注需要耗费大量的时间和人力；其次，图 像内容千差万别，使用关键字难以准确描述图像的内涵，而且在人工选取关键字的过程中 会包含强烈的主观性，可能造成图像理解上的偏差，直接影响图像的检索效果。为了克服基 于文本的图像检索技术带来的困难，基于内容的图像检索技术（CBIR)应运而生，它克服了 传统的基于文本的检索技术的缺点，实现了自动化和智能化的特征提取和图像检索。与传 统的基于文本的检索技术相比，减少了人们的工作量，有效提高了检索的速度和效率具有 更好的客观性和通用性等优点，更适用于大规模的图像库的检索。CBIR技术受到了越来越 多的重视，并得到迅速发展，它具有广阔的应用前景，已广泛应用在遥感、医学、地理信息系 统、商标版权管理等领域，成为了现在图像检索技术研宄的重心。基于内容的图像检索技术 包含图像视觉特征提取和特征相似度计算两个环节。图像视觉特征充分反应了图像的内容 信息，而如何全面、准确的刻画图像的视觉特征往往决定图像检索系统的性能，所以图像视 觉特征的提取是基于内容的图像检索算法的核心。
[0003] 在图像视觉特征中，颜色与形状是两个最重要的特征，然而，现有的图像特征提取 方法往往对两者分别进行处理，颜色特征方面的检索方法有许多，如基于传统直方图，颜色 相关图，颜色矩阵，基于主颜色的空间分布方法等；形状特征方面的基于轮廓和基于区域的 检索方法，如小波变换高斯分布的方法，特征矩（Zernike矩，Legendre矩等）的方法等，然 而单独的颜色特征或性状特征检索效率较低，远远不能满足图像检索效率的要求。
【发明内容】
[0004] 本发明是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种可有效提高检索精 度及效率的基于四元数指数矩的彩色图像检索方法。
[0005] 本发明的技术解决方案是：一种基于四元数指数矩的彩色图像检索方法，其特征 在于按照如下步骤进行： 步骤1 :将传统的指数矩理论推广到四元数层面，并进一步定义出适用于分解与重构 彩色图像的四元数指数矩； 步骤2 :利用四元数指数矩对彩色图像J进行分解，利用分解后所得的四元数指数矩 的矩值作为图像特征构造图像特征库； 步骤3 :输入待检索图像&并提取其四元数指数矩；的矩值作为该图像特征； 步骤4 :将待检索图像&的图像特征与图像特征库中的图像特征利用欧氏距离进行相 似度计算，将所得的检索图像按照相似度从大到小依序输出，得到最终检索结果。
[0006] 所述步骤1如下： 步骤11 :先定义出彩色图像的四元数指数矩：假设/l:+r，+:l为极坐标系下的彩色图像， 则根据传统灰度图像的指数矩定义及四元数理论，可以定义出如下形式的彩色图像四元数 指数矩：
【权利要求】
1. 一种基于四元数指数矩的彩色图像检索方法，其特征在于按照如下步骤进行： 步骤1:将传统的指数矩理论推广到四元数层面，并进一步定义出适用于分解与重构 彩色图像的四元数指数矩； 步骤2 :利用四元数指数矩对彩色图像J进行分解，利用分解后所得的四元数指数矩 的矩值作为图像特征构造图像特征库； 步骤3 :输入待检索图像々并提取其四元数指数矩的矩值作为该图像特征； 步骤4 :将待检索图像；的图像特征与图像特征库中的图像特征利用欧氏距离进行相 似度计算，将所得的检索图像按照相似度从大到小依序输出，得到最终检索结果。
2. 根据权利要求1所述四元数指数矩的彩色图像检索方法，其特征在于所述步骤1如 下： 步骤11 :先定义出彩色图像的四元数指数矩：假设/(r，)为极坐标系下的彩色图像， 则根据传统灰度图像的指数矩定义及四元数理论，可以定义出如下形式的彩色图像四元数 指数矩：
步骤23 :利用四元数指数矩对彩色图像J分解所得的指数矩￡&的矩值作为图像特征， 以一一对应的方式与原图像形成映射，作为图像特征库以待检索使用。
4.根据权利要求3所述四元数指数矩的彩色图像检索方法，其特征在于所述步骤4如 下： 步骤41 :利用欧氏距离作为多幅图像相似度计算方法，计算不同图像之间的相似度， 欧式距离公式为：
其中，(龙J)表示A,B之间的距离，apPP]表示A,B中的元素； 步骤42 :利用欧氏距离作为多幅图像之间的距离计算方法，计算待检索图像&与 图像库中任一图像之间的距离，利用4 +知'++乃彳与4 + s:!'+c:/+ 分别表示 待检索图像与图像库中任一图像的指数矩矩值，其中4=AA為与4=%c:為均为U=X,^ =…f的形式，n为四元数指数矩阶数，该两幅图像之间的距离则表示为：
步骤43:利用两幅图像之间的距离D计算两幅图像的相似度S，相似度5=1/11，考虑 到若图像库中已存在待检索图像及时，D为0,利用S=l/il所求出的S为1/0,因此将上式 变为：
其中5为不影响最终检索结果排序的极小值，取0JM1。
【文档编号】G06F17/30GK104484432SQ201410797976
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月20日 优先权日:2014年12月20日
【发明者】王向阳, 李永威, 牛盼盼 申请人:辽宁师范大学