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模糊逻辑驱动的图像检索系统及其有效性
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更新于2024-08-28
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本文主要探讨了一种基于模糊逻辑的图像检索系统,它突破了传统的图像检索方法,通过使用模糊语言变量来表达图像特征之间的相似性,而非具体的图像特征本身。这种非线性的相似性推理方式使得算法能够更灵活地处理复杂的图像特征匹配,增强了对不同类别的图像检索鲁棒性。模糊规则的建立依赖于用户的主观认知,能够反映出用户对于相似度的主观判断,有助于提高检索结果的准确性。 系统的关键创新在于提出了一种改进的直方图——平均面积直方图(Histogram-Area Average Histogram, HAAH),用于提取色彩特征。相比于常规的直方图,HAAH能更好地捕捉颜色的细微差别,从而提升图像特征的表达能力。这种方法有效地减少了由于颜色空间差异导致的“语义鸿沟”,即不同图像之间可能存在的视觉相似但描述不一致的问题。 在权重分配方面,模糊推理机制被用来动态调整各个特征的重要性,根据实际场景和用户需求自适应地赋予不同特征不同的权重,进一步提高了检索的精确性和灵活性。同时,系统还考虑了空间信息,因为图像中的空间关系也是影响检索效果的重要因素。 实验结果证明,这个基于模糊逻辑的图像检索系统在实际应用中表现出较高的准确性和效率,有效解决了传统基于内容的图像检索技术中的一些难题,如复杂度高、主观性大等问题。因此,本文的研究不仅为图像检索领域提供了一种新的理论支持,也为解决实际问题提供了实用的工具。整个系统的设计和实现体现了作者在多媒体数据挖掘和图像检索方面的深入理解和专业知识,具有重要的学术价值和实用意义。
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第 20 卷 第 12 期
Vol. 20 No. 12
控 制 与 决 策
Control and D ecision
2005 年 12 月
Dec. 2005
收稿日期: 2004211230; 修回日期: 2005202228.
基金项目: 国家 863 计划项目
(
2002
AA
413420
)
.
作者简介: 王小玲
(
1975-
)
, 女, 太原人, 讲师, 博士生, 从事多媒体数据挖掘、图像检索研究; 谢康林
(
1947-
)
, 男,
上海人, 教授, 博士生导师, 从事模糊逻辑、数据挖掘研究.
文章编号: 100120920
(
2005
)
1221355205
基于模糊逻辑的图像检索研究
王小玲
1, 2
, 谢康林
1
(
1. 上海交通大学 计算机科学与工程系, 上海 200030; 21 山西财经大学 信息与管理学院, 太原 030016
)
摘 要: 提出一个基于模糊逻辑的图像检索系统. 该系统使用模糊语言变量描述图像特征之间的相似性程度, 而非
图像特征本身, 使得图像相似性推理能以非线性方式进行; 模糊规则建立在用户对对象的认知基础之上, 能够反映用
户主观感知. 由于具有相似特征变化范围的不同对象可以适用于相同的规则, 使得算法对检索图像的不同类别具有
良好的鲁棒性. 另外, 提出一种改进的直方图——平均面积直方图, 以提取色彩特征 1 实验结果表明了模糊检索系统
的有效性与可行性.
关键词: 基于内容的图像检索技术; 语义鸿沟; 权重分配; 模糊推理; 色彩直方图; 空间信息
中图分类号:
TN
911. 73 文献标识码:
A
On the Fuzzy Logic
-
based Image Retrieval
W A N G X iao
2
ling
1, 2
,
X IE K ang
2
lin
1
(
1.
Departm ent of Computer Science and Engineering
,
Shanghai J iaotong U niversity
,
Shanghai
200030,
China
;
2.
Departm ent of Info rm ation and M anagem ent Institute
,
Shanxi Financial and Econom ic U niversity
,
Taiyuan
030006,
China
.
Correspondent
:
WAN G Xiao
2
L ing
,
E
2
m ail
:
clisdy
@126.
com
)
Abstract
:
A fuzzy logic
2
based im age retrieval system is p roposed
.
The fuzzy language variables are used to describe
the sim ilarity degree of im age features
,
not the features them selves
.
Image sim ilarity then can be deduced in a
nonlinear m anner
.
These rules em bed user general percep tions of an object
,
by w hich subjectivity of hum an
perception of im age contents can be expressed
.
In particular
,
different objects w ith sam e feature variations can be
dealt w ith sam e fuzzy rules
.
The fuzzy logic
2
based im age retrieval system has a good robustness to im age categories
.
M o reover
,
an imp rovem ent on the traditional histogram called the average area histogram
(
AA H
)
is propo sed to
rep resent co lor features
.
Experim ental results show the feasibility and efficiency of the p roposed schem e
.
Key words
:
Content
2
based im age retrieval
;
Sem antic gap
;
W eight assignm ent
;
Fuzzy inference
;
Colo r histogram
;
Spatial inform ation
1
引 言
随着通信以及多媒体技术的迅速发展, 检索和
浏览海量的多媒体数据的需求日益迫切, 从而促进
了图像检索技术的发展. 基于内容的图像检索技术
(
CB IR
)
是当前研究的热点.
CB IR
直接根据描述图
像内容的各种特征, 如色彩、纹理、形状等, 在图像数
据库中寻找与查询图像最相似的一幅
(
组
)
图像. 然
而,
CB IR
的性能不尽如人意, 主要原因有:
1
)
高层语义与低层特征之间存在差距 1 人类
习惯根据图像所表达的语义概念来寻找相似图像,
而在
CB IR
中, 图像在内容特征空间的距离决定图
像之间的相似度. 研究表明, 二者存在非线性映射关
系. 例如形状和颜色都不太相似的图像, 可能具有相
同的语义. 可见, 图像相似性判断存在一定的模糊
性.
2
)
不同内容特征的权重分配缺乏理论指导 1
在图像检索中综合运用多种特征要比单一特征更加
有效. 特征权重的分配主要有两类方法: 一类是基于
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