基于四元数圆谐-傅里叶矩的彩色图像检索方法技术

本发明专利技术公开一种基于四元数圆谐-傅里叶矩的彩色图像检索方法，利用四元数包含色彩信息的原理，对圆谐-傅里叶矩进行扩充，推广到四元数层面，然后结合圆谐-傅里叶矩本身可以描绘图像形状特征的性质，得到了一种新的描绘图像的特征向量，并且设计了一个新的基于四元数圆谐-傅里叶矩的彩色图像检索方法，实验结果表明，该系统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，大大的提高了检索效率。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开一种，利用四元数包含色彩信息的原理，对圆谐-傅里叶矩进行扩充，推广到四元数层面，然后结合圆谐-傅里叶矩本身可以描绘图像形状特征的性质，得到了一种新的描绘图像的特征向量，并且设计了一个新的，实验结果表明，该系统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，大大的提高了检索效率。【专利说明】
本专利技术属于图像处理领域，尤其是一种可有效提高检索效率的基于四元数圆 谐-傅里叶矩的彩色图像检索方法。
技术介绍
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W输 入关键字的形式检索相关图像。该技术存在W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W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究的重也。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W图像视 觉特征的提取是基于内容的图像检索算法的核也。 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，Legemlre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。
技术实现思路
本专利技术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效 率的。 本专利技术的技术解决方案是；一种基于四元数圆谐-傅里叶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 :确定彩色图像的四元数圆谐-傅里叶矩； 步骤2 ;利用四元数圆谐-傅里叶矩对彩色图像进行分解，得到矩值； 步骤3;利用所得的矩值作为图像特征，W-一对应的方式与原图像形成映射，形成图 像特征库W待检索使用； 步骤4;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， 按照相似度从大到小对图像进行排序、输出。 [000引所述步骤1如下： 步骤11 :假设/(r，e;l为极坐标系下的彩色图像，则根据传统灰度图像的圆谐-傅里叶 矩定义及四元数理论，可W定义出如下形式的彩色图像四元数圆谐-傅里叶矩： 【权利要求】1. 一种，其特征在于按照如下步骤进 行： 步骤1:确定彩色图像的四元数圆谐-傅里叶矩； 步骤2 :利用四元数圆谐-傅里叶矩对彩色图像进行分解，得到矩值； 步骤3 :利用所得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，形成图 像特征库以待检索使用； 步骤4: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， 按照相似度从大到小对图像进行排序、输出。2. 根据权利要求1所述的基于四元数不变量的彩色图像检索方法，其特征在于所述步 骤1如下： 步骤11 :假设/(r:的为极坐标系下的彩色图像，则根据传统灰度图像的圆谐-傅里叶 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圆谐-傅里叶矩：步骤12 :在极坐标系下，利用有限个四元数圆谐-傅里叶矩来近似重构出彩色图像函 数假Sriniax为重构图像的最高阶数,W2s为重构图像的最大重复度，具体公式为：3. 根据权利要求2所述的基于四元数不变量的彩色图像检索方法，其特征在于所述步 骤2如下： 步骤21:假设义、爲和爲分别表示彩色图像的I任#三个分量，气,丄&)、 分别表示彩色图像JLa及三个分量的传统圆谐-傅里叶矩， re<2f⑷表示取复数/7的实部，！'magi表示取复数/7的虚部，则四元数圆谐-傅里叶矩分解 可以表示为：步骤22 :将步骤21中利用彩色图像四元数圆谐-傅里叶矩公式分解计算得到的矩4.根据权利要求3所述的基于四元数不变量的彩色图像检索方法，其特征在于所述步 骤3如下： 步骤31 :根据实验测试效果统计选取阶数，四元数圆谐-傅里叶矩阶数取为N; 步骤32 :根据四元数圆谐-傅里叶矩阶数N与矩值个数M之间的关系：M二可知，N阶四元数圆谐-傅里叶矩包含M个矩值，其中每个矩值均为四 兀数； 步骤33 :在四元数圆谐-傅里叶矩所构造的彩色图像特征库中，每副图像对应M个矩 值，以此来表征图像，完成图像特征库6的建立。5.根据权利要求4所述的基于四元数不变量的彩色图像检索方法，其特征在于所述步 骤4如下： 步骤41 :重复步骤2,计算待检索图像&的特征Ff ; 步骤42 :采用欧氏距离计算待检索图像特征巧与图像特征库中的特征6的相似度， 为检索图像I和库中图像J之间的距离，/；:(/)表示图像I的特征向量第i个分量处 的特征值，则两幅图像的欧式距离定义为：步骤43:将D(/:J)取倒数作为两幅图像的相似度，其中，为了避免所查询图像与图像 库中的本图像距离为1/0而出现的无意义结果，在所有相似度取倒数前先加一个无穷小不 会引起排序变化的A，将检索图像按照相似度从大到小排列输出，得到检索结果。【文档编号】G06F17/30GK104504049SQ201410794954【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月20日 优先权日:2014年12月20日 【专利技术者】王向阳, 李威仪, 牛盼盼 申请人:辽宁师范大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于四元数圆谐‑傅里叶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：确定彩色图像的四元数圆谐‑傅里叶矩；步骤2：利用四元数圆谐‑傅里叶矩对彩色图像进行分解,得到矩值；步骤3：利用所得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，形成图像特征库以待检索使用；步骤4：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，按照相似度从大到小对图像进行排序、输出。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王向阳，李威仪，牛盼盼，
申请(专利权)人：辽宁师范大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21