基于颜色不变性描述的图像检索算法的研究与实现

摘要

近年来，基于内容的图像检索技术由于其具有广泛的应用前景而得到了大量研究。基于内容的图像检索技术主要使用图像的颜色、纹理、形状等底层视觉特征进行检索，而颜色是彩色图像最直观、最显著的特征。相对于图像的几何特征而言，颜色对大小、方向、旋转具有不变性，目前几乎所有的基于内容的图像检索系统都把颜色特征作为检索的一个重要手段。但颜色同时也是一种极不稳定的视觉特征，很容易受到光照变化的影响。颜色不变性描述的目的就是在图像中寻找一种对光照变化鲁棒的、能够真正描述物体表面颜色的描述方法。
　　 同一个场景在不同光照条件下，将呈现出不同的颜色，而不是场景的真正颜色。如果不考虑光照变化对物体成像的影响，那么对于基于颜色特征的图像检索的结果会产生很大的误差。在现有的图像检索技术基础上，进一步研究光照条件变化对颜色特征的影响，对图像检索系统性能的提高是非常有意义的，这样可进一步提高图像检索结果的准确率。
　　 本文在详细研究了颜色直方图、色度直方图及图像几何不变矩的原理及优缺点之后，提出一种新的基于不变矩的颜色不变性描述算法。由于图像的几何不变矩具有平移、旋转、缩放等不变性，本文在图像成像原理的基础上，遵循消除光照变化影响的原则，将不变矩应用于图像的整体颜色信息，得到基于不变矩的颜色不变性描述子。该方法不仅能够描述图像的整体颜色信息，还能够消除光照变化对图像颜色的影响。本文在算法的基础上，设计实现了基于颜色直方图信息和基于不变矩的颜色不变性描述子两种方法的VC++图像检索系统，并通过实验验证了基于不变矩的颜色不变性描述方法对光照变化的鲁棒性及应用于图像检索时的优越性能。