图像检索中的特征表达和相似性度量方法研究
发布时间：2020-12-30 13:55
伴随着互联网技术的迅猛发展和各类数码设备及嵌入式摄像头的普遍流行,网络上无处不在的视觉数据呈现出爆炸式的增长趋势,使得图像搜索和检索技术的研究越来越活跃,也让基于图像搜索的各类新兴应用看到了新的曙光。基于内容的图像检索（Content-based Image Retrieval,CBIR）利用视觉内容作为图像相似性排序的重要线索,有效地克服了基于文本的视觉信息检索中存在的文本与视觉内容不一致、查询意图解析能力弱、缺乏用户体验等方面的不足。近二十年来,CBIR 一直吸引着大量研究者的关注,尤其是随着深度学习技术在图像领域的成功应用,CBIR相关技术的研究充满了机遇和挑战。本文针对CBIR中的图像特征表达和相似性度量两个关键环节,围绕如何提取和表达图像视觉特征来尽可能地体现图像高层语义、如何对深度特征进行有效地聚合表达来增强特征的表达能力和可辩别能力、如何定义准确的图像相似性度量方法以体现图像语义相似性等问题展开研究。主要工作包括以下几个方面:（1）提出一种基于多特征表达和扩散过程重排序的图像检索方法,通过从图像特征表达和相似度度量的优化两个方面来提升图像检索性能。针对传统视觉特征的表达,...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：132 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２不同查询方式的图像检索示例??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｑｕｅｒｙ?ｓｃｈｅｍｅｓ?ｆｏｒ?ｉｍａｇｅ?ｒｅｔｒｉｅｖａｌ??
的方方面面。??１．２．２基于内容的图像检索框架及主要技术??图１．３给出了基于内容的图像检索的基本框架，包括主要的检索流程和相关技术，??其中最核心的问题就是如何提取图像的视觉特征并进行表达，以及如何通过图像视觉特??征进行相似度匹配，其分别对应图像特征表示和图像匹配两个主要部分。下面简要介绍??图像特征表达和图像匹配阶段的主要任务、方法以及其它相关技术。??查询图像?｜图丨ｉ预处理ｊ?｜图像特征表示??Ｊ￣图像匹配???１?：?！?？特征提取?１＿＿＿?相似性度量??：分，类／?／ｂｏｖｗｃｎｎ?ｌ?（索引：重排序搜索ｉ???？；?＇，＇ｙＨ?：?？特征Ｋ缩和聚合??丨?距离学＞］／?｜??！；人?；?ＰＣＡ／ＶＬＡＤ／ＶＦ?▲?；扩展查询／．?．?｜??Ｉ?????ｊ??￣．Ｔ?￣?￣????１—??＾?！?检索结果??图像库?Ｒｅ?Ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ?＆?Ｕｐｄａｔｅ?？丨?”??ＳＨＳＩＳｌｉａＨ??Ｌ?卜…ａ－＿－?Ｈ．—?ａ?Ｑ?圔?ａ?ａ??图１．３基于内容的图像检索基本框架??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｔｈｅ?ｇｅｎｅｒａｌ?ｆｌｏｗ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＣＢＩＲ??－４－??
图２．２最大池化示例??Ｆｉｇｕｒｅ?２．２?Ｔｈｅ?ｅｘａｍｐｌｅ?ｏｆ?ｍａｘ－ｐｏｏｌｉｎｇ??３）激励函数层（Ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ?ｌａｙｅｒｓ）??激励函数层通过引入激励函数对卷积层的输出信号进行一次非线性映射，从而建??立类似人脑处理的复杂模型。常用的激励函数包括Ｓ型函数（公式（２．８）?）、Ｔａｎｈ函??数（公式（２．９））以及修正线件．单位ＲｅＬＵ闲数（公式（２．１０））。其中，ＲｅＬＵ函数??由于其仅需要进行简单对的比较运算，相比其它需要进行复杂运算的函数而言，采用??ＲｅＬＵ函数训练的深度卷枳神经Ｍ络收敛速度更快，Ｎ吋使得训练后的网络具备一定的??稀疏性，因此在人多数网络结构屮被采用。??Ｓ?ｉｇｍｏｉｃｌ（ｘ）?＝??（２．８）??１?＋?ｅ￣ｘ??Ｔａｎｈ（ｘ）?＝?Ｃ?￣ｇ?（２．９）??ｅｘ?＋?ｅ＂ｘ??
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于视觉词典优化和查询扩展的图像检索方法[J]. 柯圣财,李弼程,陈刚,赵永威,魏晗. 自动化学报. 2018(01)
[2]卷积神经网络在图像分类和目标检测应用综述[J]. 周俊宇,赵艳明. 计算机工程与应用. 2017(13)
[3]基于颜色基元共生矩阵的旋转图像检索[J]. 严宇,宋威,朱华东. 计算机工程. 2017(05)
[4]一种基于广义期望首达时间的形状距离学习算法[J]. 郑丹晨,杨亚飞,韩敏. 自动化学报. 2016(02)
[5]基于AFS的多民族人脸语义描述与挖掘方法研究[J]. 段晓东,李泽东,王存睿,张庆灵,刘晓东. 计算机学报. 2016(07)
[6]一种基于颜色矩和多尺度纹理特征的彩色图像检索方法[J]. 杨红菊,张艳,曹付元. 计算机科学. 2009(09)
博士论文
[1]基于深度学习表征的图像检索技术[D]. 孙韶言.中国科学技术大学 2017
[2]基于马氏距离的度量学习算法研究及应用[D]. 梅江元.哈尔滨工业大学 2016
[3]基于局部特征的图像表示模型理论与实践[D]. 谢凌曦.清华大学 2015
[4]基于内容的图像检索中特征表示与检索策略研究[D]. 侯刚.吉林大学 2014
[5]基于公理模糊集的模糊决策树算法研究[D]. 冯兴华.大连理工大学 2013
[6]图像检索中跨模语义信息获取方法研究[D]. 何宁.武汉大学 2013
[7]基于内容图像检索的关键技术研究[D]. 齐恒.大连理工大学 2012
[8]基于内容的图像检索关键技术研究[D]. 赵珊.西安电子科技大学 2007
硕士论文
[1]基于深度学习的图像检索研究[D]. 戴世稳.湖南大学 2017
[2]基于深度学习的图像分类及应用研究[D]. 辛晨.中国科学院大学(中国科学院遥感与数字地球研究所) 2017
本文编号：2947757
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：132 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２不同查询方式的图像检索示例??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｑｕｅｒｙ?ｓｃｈｅｍｅｓ?ｆｏｒ?ｉｍａｇｅ?ｒｅｔｒｉｅｖａｌ??
的方方面面。??１．２．２基于内容的图像检索框架及主要技术??图１．３给出了基于内容的图像检索的基本框架，包括主要的检索流程和相关技术，??其中最核心的问题就是如何提取图像的视觉特征并进行表达，以及如何通过图像视觉特??征进行相似度匹配，其分别对应图像特征表示和图像匹配两个主要部分。下面简要介绍??图像特征表达和图像匹配阶段的主要任务、方法以及其它相关技术。??查询图像?｜图丨ｉ预处理ｊ?｜图像特征表示??Ｊ￣图像匹配???１?：?！?？特征提取?１＿＿＿?相似性度量??：分，类／?／ｂｏｖｗｃｎｎ?ｌ?（索引：重排序搜索ｉ???？；?＇，＇ｙＨ?：?？特征Ｋ缩和聚合??丨?距离学＞］／?｜??！；人?；?ＰＣＡ／ＶＬＡＤ／ＶＦ?▲?；扩展查询／．?．?｜??Ｉ?????ｊ??￣．Ｔ?￣?￣????１—??＾?！?检索结果??图像库?Ｒｅ?Ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ?＆?Ｕｐｄａｔｅ?？丨?”??ＳＨＳＩＳｌｉａＨ??Ｌ?卜…ａ－＿－?Ｈ．—?ａ?Ｑ?圔?ａ?ａ??图１．３基于内容的图像检索基本框架??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｔｈｅ?ｇｅｎｅｒａｌ?ｆｌｏｗ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＣＢＩＲ??－４－??
图２．２最大池化示例??Ｆｉｇｕｒｅ?２．２?Ｔｈｅ?ｅｘａｍｐｌｅ?ｏｆ?ｍａｘ－ｐｏｏｌｉｎｇ??３）激励函数层（Ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ?ｌａｙｅｒｓ）??激励函数层通过引入激励函数对卷积层的输出信号进行一次非线性映射，从而建??立类似人脑处理的复杂模型。常用的激励函数包括Ｓ型函数（公式（２．８）?）、Ｔａｎｈ函??数（公式（２．９））以及修正线件．单位ＲｅＬＵ闲数（公式（２．１０））。其中，ＲｅＬＵ函数??由于其仅需要进行简单对的比较运算，相比其它需要进行复杂运算的函数而言，采用??ＲｅＬＵ函数训练的深度卷枳神经Ｍ络收敛速度更快，Ｎ吋使得训练后的网络具备一定的??稀疏性，因此在人多数网络结构屮被采用。??Ｓ?ｉｇｍｏｉｃｌ（ｘ）?＝??（２．８）??１?＋?ｅ￣ｘ??Ｔａｎｈ（ｘ）?＝?Ｃ?￣ｇ?（２．９）??ｅｘ?＋?ｅ＂ｘ??
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于视觉词典优化和查询扩展的图像检索方法[J]. 柯圣财,李弼程,陈刚,赵永威,魏晗. 自动化学报. 2018(01)
[2]卷积神经网络在图像分类和目标检测应用综述[J]. 周俊宇,赵艳明. 计算机工程与应用. 2017(13)
[3]基于颜色基元共生矩阵的旋转图像检索[J]. 严宇,宋威,朱华东. 计算机工程. 2017(05)
[4]一种基于广义期望首达时间的形状距离学习算法[J]. 郑丹晨,杨亚飞,韩敏. 自动化学报. 2016(02)
[5]基于AFS的多民族人脸语义描述与挖掘方法研究[J]. 段晓东,李泽东,王存睿,张庆灵,刘晓东. 计算机学报. 2016(07)
[6]一种基于颜色矩和多尺度纹理特征的彩色图像检索方法[J]. 杨红菊,张艳,曹付元. 计算机科学. 2009(09)
博士论文
[1]基于深度学习表征的图像检索技术[D]. 孙韶言.中国科学技术大学 2017
[2]基于马氏距离的度量学习算法研究及应用[D]. 梅江元.哈尔滨工业大学 2016
[3]基于局部特征的图像表示模型理论与实践[D]. 谢凌曦.清华大学 2015
[4]基于内容的图像检索中特征表示与检索策略研究[D]. 侯刚.吉林大学 2014
[5]基于公理模糊集的模糊决策树算法研究[D]. 冯兴华.大连理工大学 2013
[6]图像检索中跨模语义信息获取方法研究[D]. 何宁.武汉大学 2013
[7]基于内容图像检索的关键技术研究[D]. 齐恒.大连理工大学 2012
[8]基于内容的图像检索关键技术研究[D]. 赵珊.西安电子科技大学 2007
硕士论文
[1]基于深度学习的图像检索研究[D]. 戴世稳.湖南大学 2017
[2]基于深度学习的图像分类及应用研究[D]. 辛晨.中国科学院大学(中国科学院遥感与数字地球研究所) 2017
本文编号：2947757
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