CN1193623C - 彩色图象处理方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种彩色图象处理方法，这种彩色图象处理方法包括步骤(a)通过将图象的特征色彩分配到一个划分成多个区域的彩色空间对彩色图象编排索引，这种彩色图象处理方法能够应用于类似MPEG-7这样的基于对象的图象处理，并且可以进行多媒体内容的快速查找和检索。

Description

彩色图象处理方法
                          技术领域
本发明涉及一种彩色图象处理方法，更具体的是一种给彩色图象编排索引以便对彩色图象的查询更加有效地被执行的方法。
本发明也包括一种在由该彩色图象处理方法编排索引的数据库中查找相应于查询图象的图象的彩色图象查找方法。
                          背景技术
根据传统的图象处理方法，一种色彩被表示为由三个取值为0到255的轴组成的三维彩色空间(今后称之为3-D)中的一个向量，这样图象中的每一个像素被表示为256×256×256中的一个值。那么，一个数据库必须拥有256×256×256的存储空间以便在数据库中存储图象的特征图象向量，此外在一个匹配处理中，可能必须执行256×256×256个值的查询，如此这般，按照传统的彩色图象处理方法，需要一个大容量的数据库并且从数据库中查找一个想得到的图象会占用很多时间。
                          发明内容
为了解决上述问题，本发明的一个目的是提供一种彩色图象处理方法，这个方法能够为彩色图象编排索引同时利用一个小容量的数据库快速检索并查找想得到的图象。
本发明的另一个目的是提供一种用于存储执行彩色图象处理方法的程序的介质。
本发明的另一个目的是提供一种彩色图象查找方法用于在按照彩色图象处理方法编排索引的图象中查找需要的图象。
本发明的另一个目的是提供一种用于存储执行彩色图象查找方法的程序的介质。
相应地，为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供一种用于为图象编排索引的彩色图象处理方法，包括：步骤(a)，获取所述图象的特征色彩和所述特征色彩的比率；步骤(b)，通过将所述图象的所述特征色彩分配到一个划分成多个区域的彩色空间来对所述图象编排索引；其中每一个所述比率是对应于一个所述特征色彩的像素的数量除以包含在所述图像中的所有像素的数量的值。
另外最好这个比率是一个百分数。
最好是彩色图象处理方法还包括步骤(c)将表示特征色彩、它们的比率及一幅图象和一个区域的序列号码的区域标识符作为数据存储在库数据中。
最好是，图象是从划分区域中选择的一个区域。
同时，彩色空间最好是一个3-D的彩色空间。
为了取得上述目的，根据本发明的另一方面，提供一种用于图象索引的彩色图象处理方法，包括步骤：
(a-1)获取当N表示一幅图象中分立区域的特征色彩的数量，而i是一个介于1和N之间的整数时表达为第i个特征色彩ci和它的比率pi的特征向量F，
F＝{{ci，Pi}，i＝1，...，N}
(a-2)通过将特征色彩分配到具有格状结构的彩色空间的格状点为图象加索引，并且，
(a-3)在一个具有分立表格结构的数据库中存储编排索引的结果，
所述比率是对应于一个所述特征色彩的像素的数量除以包含在所述图像中的所有像素的数量的值。
为了实现另外一个目的，根据本发明的一个方面，提供了一种用于在基于查询图象的色彩特征的数据库中查找图象的彩色图象查找方法，包括步骤(a)基于被查询图象的特征色彩及其比率，在通过将数据库图象的特征色彩分配给一个划分成多个区域的彩色空间对图象编排索引的数据库中执行查询，
其中步骤(a)包括步骤：
(a-1)获取给定查询图象的特征色彩及所述特征色彩的比率；
(a-2)在一个被划分成多个区域的三维彩色空间中选择对应于步骤(a-1)中获取的特征色彩的一个区域；
(a-3)从数据库中选择一个被索引到所选区域的数据组；并且，
(a-4)在所选数据组中标识匹配的数据，其中查询图象的特征色彩的比率差值小于预定门限值，
(a-5)从被标识的数据中，获取相同区域的比率的和，并且
(a-6)确认那些获取的比率和与被查询图象的比率和的差值小于预定门限值的区域为查找到的图象，
所述特征色彩的比率差值是匹配的数据和查询图象间的差值，所述比率是对应于一个所述特征色彩的像素的数量除以包含在所述图像中的所有像素的数量的值。
这个彩色空间最好是3-D彩色空间。
最好是彩色图象查找方法更进一步包括下面的步骤：在没有区域被确定为查找到的图象时，在彩色空间中对邻近外围区域执行这些步骤。
最好地，被查询图象是被划分成多个区域的图象的一个区域，被查找的图象是被划分成多个区域的数据库图象的一个区域。
为了实现另外一个目的，按照本发明的另外一个方面，提供了一种用于在基于被查询图象的色彩特征的数据库中查找图象的彩色图象查找方法，该彩色图象查找方法包括步骤：
(a-1)获取给定查询区域的特征色彩及所述特征色彩的比率；
(a-2)在一个被划分成多个格子的三维彩色空间中选择一个对应于步骤(a-1)中获取的特征色彩的格状点；
(a-3)从数据库中选择与选出的格状点相对应的一个数据组，在这个数据库中，表示数字图象的特征色彩、所述特征色彩的比率及一幅图象和一个区域的序列号码的区域标识符作为数据存储，并且，
(a-4)在被选择的数据组中标识匹配数据，在匹配数据中，查询区域的特征色彩的比率差值小于预定门限值。
(a-5)从被标识的数据中，获取相同区域的比率的合计值；
(a-6)确定那些获取的百分比的和与被查询区域的比率的和之间的差值小于预定门限值的区域为查找到的图象。
                          附图说明
通过参考附图对本发明的优选实施例进行详细描述，本发明的上述目标及优势将会变得更加清晰，其中：
图1表示依照本发明优选实施例的彩色图象处理方法流程图；
图2表示从一幅图象的一个区域中被提取出来的一个特征向量；
图3表示一个具有格状结构的3-D彩色空间；
图4表示一个用于图1所示的彩色图象处理方法的具有分立表格结构的数据库；并且
图5表示依照本发明优选实施例的彩色图象查找方法流程图。
                       具体实施方式
参考图1，这个图表示依照本发明优选实施例的彩色图象处理方法的流程图，首先在图象的区域中标识特征色彩和它们的分布(步骤102)，这里可以使用百分比来表示这个分布，并且这个百分比可以理解为相应的像素数量除以相应特征色彩全部像素的数量，然后乘以100的一个数值。
被标识的特征色彩及其百分比可以表示为一个向量。这样，当N是区域中特征色彩的数量，i是一个介于1和N之间的整数时，表示为第i个特征色彩ci和它的百分比pi的特征向量F通过下面的等式获得(步骤104)
F＝{{ci，pi}，i＝1，...，N}
参考图2，其表示从图象的一个区域中提取的一个特征向量，任意一幅图象的第一区域R1的特征向量F表达为第一特征色彩c1及其百分比p1，第二特征色彩c2及其百分比p2，第三特征色彩c3及其百分比p3，如此这般，其它区域R2、R3、R4的特征向量也能被表示出来。
然后，通过将特征色彩分配给具有格状结构的彩色空间中的格状点的为图象编排索引，并且编排索引后的结果被存储在一个具有独立表格结构的数据库中(步骤106)，编排索引后的结果包括一个表达特征色彩、它们的比率及一幅图象和一个区域的序列号码的区域标识符。
参考图3，其表示一个具有格状结构的3-D彩色空间，这个由L、U、V三个坐标轴组成的3-D彩色空间具有格状结构。每个格子都具有位于其中心的格状点n1、n2、n3、n4、n5和n6，并且属于这个格子范围的色彩被索引到这些格状点。
现在做一个假设，在具有第一个格状点n1的格子中包括第一个特征色彩c1，在具有第(k-1)个格状点nk-1的格子中包括第二个特征色彩c2，在具有第三个格状点n3的格子中包括第三个特征色彩c3。
每一个特征色彩及其百分比被存储于具有在本发明彩色图象处理方法中新定义结构的数据库中，该数据库被分类为存储区域，那里存储对应于格状点n1、n2、n3，……，nk-1、和nk的数据。这个数据库由独立的表格构成，因为表达每个区域的特征色彩及其百分比的数据是分开并存储的。
图4表示一个用于图1的彩色图象处理方法的具有独立的表格结构的数据库。
现在，特征色彩和它们的百分比与表述一幅图象和一个区域的序列号码的区域标识符被存储于与特征色彩属于的格状点相对应的位置。
这样，表达第一个特征色彩c1及其百分比p1的数据与区域标识符ID1一起被存储在与第一个格状点n1相对应的位置。同样地，表示第二个特征色彩c2及其百分比p2的数据被存储在与第k-1个格状点nk-1相对应的位置。更进一步，第三个特征色彩c3及其百分比p3被存储在与第三个格状点n3相对应的位置。这里，区域标识符ID1、ID2和ID3将仅表示相同图象的相同区域。换句话说，参考图4所示之数据库，第一个格状点n1对应数据ID1、c1和p1，第三个格状点n3对应数据ID3、c3和p3，第k-1个格状点nk-1对应数据ID2、c2和p2。
根据上述彩色图象处理方法，通过将图象的特征色彩分配到一个划分成多个区域的彩色空间对图象编排索引，相应地，存储图象索引信息的数据库体积相对较小。
采用上述彩色图象处理方法编排索引的彩色图象能够有效地查找与查询图象相似的图象，查询图象既使用者希望通过使用基于本发明的彩色图象查找方法查找的图象。
参考图5，其表示根据本发明优选实施例的彩色图象查找方法的流程图，首先确定查询区域，即使用者希望在数据库中查询的原始图象。
然后，标识被确定查询区域的特征色彩及其百分比(步骤502)，步骤502与图2所示的彩色图象处理方法中的步骤102是一样的。这里这个百分比可以被理解为相应的像素数量除以相应特征色彩全部像素的数量，然后乘以100的一个数值。
然后，选择对应于每个被标识的特征色彩的格状点(步骤504)，如图3所示，许多特征色彩包括于一个具有格状结构的区域中，和假定一个3-D彩色空间，其中用于区分区域的格状点存在于区域的中心。就是说，被标识的特征色彩具有在3-D彩色空间中这些色彩属于的区域，相应地，格状点，区域的中心点能够被选择。
此外，为了消除错误的匹配，最好是同时考虑特征色彩和它们的分布，也即它们的百分比。因此，一个与被选格状点对应的数据组从数据库中选择(步骤506)，并且标识在被选择的数据组中被查询区域的特征色彩百分比差值小于预定门限值的为匹配数据(步骤508)。比如，假设查询区域中特征色彩的一个特征色彩的30％或左右包含于被查询区域中，并且预定的门限值是5％，从查询区域选择的作为一个特征色彩与相同的格状点相对应的和从被查询区域中选出的一个特征色彩的百分比为30％的±5％的数据，就是说，25％到35％数据被认为是匹配数据。
然后，获得匹配数据中相同区域的百分比的和，换句话说，确定为匹配数据中的那些被区域标识符表述为相同区域的数据被分类，并且获得关于被分类数据百分比的和。
然后，那些在步骤510中得到的百分比和与被查询区域的百分比的和的差值小于预定门限值的区域被确定为查找到区域(步骤512)。作为这种方式的一个变化，能够确定小数目的区域作为查找区域，其中这些区域按照百分比差值具有最小的差值对准(aligning)，或能够只确定一个区域作为查找区域，其中具有最小的百分比差值。
然而，采用这种方法，作为一个例子，当被查询区域的特征色彩位于格子的外部区时，具有与特征色彩类似色彩的这些区域属于另一格子，然后，这些区域可能不被查找到。相应地，当没有区域被确认为查询到区域时，最好是针对用于执行前面搜索的格状点的外围格状点，执行步骤506到512(步骤514)。
上述彩色图象处理方法和彩色图象查找方法可以作为计算机程序使用，本领域的熟练计算机程序员可以容易地推导出构成该程序的代码和代码段。同时，这个程序被存储于计算机的易读介质中，被计算机读出和执行，从而实现彩色图象处理方法，介质包括磁性介质、光介质和载波。
如上所述，基于本发明的彩色图象处理方法能够应用于基于对象的图象处理，并且一种多媒体内容的快速查找和检索得以实现。
本发明在工业上的可利用性在于，基于上述的彩色图象查找方法，由于数据库的容量小，查找的速度能够很快，而且由于没有对图象进行不必要的详细分类使查找可以高效率地进行，此外，上述彩色图象查找方法能够应用于面向目标的图象处理，同时可以快速有效地查找和检索多媒体内容。

Claims (26)

1.一种用于为图象编排索引的彩色图象处理方法，包括：
步骤(a)，获取所述图象的特征色彩和所述特征色彩的比率；
步骤(b)，通过将所述图象的所述特征色彩分配到一个划分成多个区域的彩色空间来对所述图象编排索引；
其中每一个所述比率是对应于一个所述特征色彩的像素的数量除以包含在所述图象中的所有像素的数量的值。
2.如权利要求1所述的彩色图象处理方法，其中比率是百分比。
3.如权利要求1或2所述的彩色图象处理方法，进一步包括步骤(c)：将表示特征色彩、所述特征色彩的比率及一幅图象和一个区域的序列号码的区域标识符作为数据存储在数据库中。
4.如权利要求1或2所述的彩色图象处理方法，其中图象是从划分区域中选择的一个区域。
5.如权利要求3所述的彩色图象处理方法，其中图象是从划分区域中选择的一个区域。
6.如权利要求1、2、5之一所述的彩色图象处理方法，其中的彩色空间是三维彩色空间。
7.如权利要求3所述的彩色图象处理方法，其中的彩色空间是三维彩色空间。
8.如权利要求4所述的彩色图象处理方法，其中的彩色空间是三维彩色空间。
9.一种用于图象索引的彩色图象处理方法，包括步骤：
(a-1)获取当N表示一幅图象中分立区域的特征色彩的数量，而i是一个介于1和N之间的整数时表达为第i个特征色彩ci和它的比率pi的特征向量F，
F＝{{ci，pi}，i＝1，...，N}
(a-2)通过将特征色彩分配到具有格状结构的彩色空间的格状点为图象加索引，并且，
(a-3)在一个具有分立表格结构的数据库中存储编排索引的结果，
所述比率是对应于一个所述特征色彩的像素的数量除以包含在所述图像中的所有像素的数量的值。
10.如权利要求9所述的彩色图象处理方法，其中比率是百分比。
11.如权利要求9或10所述的彩色图象处理方法，其中索引结果包括表示特征色彩、所述特征色彩的比率及一幅图象和一个区域的序列号码的区域标识符。
12.如权利要求9或10所述的彩色图象处理方法，其中图象是从划分区域中选择的一个区域。
13.如权利要求11所述的彩色图象处理方法，其中图象是从划分区域中选择的一个区域。
14.如权利要求9、权利要求10、权利要求13之一所述的彩色图象处理方法，其中的彩色空间是三维彩色空间。
15.如权利要求11所述的彩色图象处理方法，其中的彩色空间是三维彩色空间。
16.如权利要求12所述的彩色图象处理方法，其中的彩色空间是三维彩色空间。
17.一种用于在基于查询图象的色彩特征的数据库中查找图象的彩色图象查找方法，包括步骤(a)基于被查询图象的特征色彩及其比率，在通过将数据库图象的特征色彩分配给一个划分成多个区域的彩色空间对图象编排索引的数据库中执行查询，
其中步骤(a)包括步骤：
(a-1)获取给定查询图象的特征色彩及所述特征色彩的比率；
(a-2)在一个被划分成多个区域的三维彩色空间中选择对应于步骤(a-1)中获取的特征色彩的一个区域；
(a-3)从数据库中选择一个被索引到所选区域的数据组；并且，
(a-4)在所选数据组中标识匹配的数据，其中查询图象的特征色彩的比率差值小于预定门限值，
(a-5)从被标识的数据中，获取相同区域的比率的和，并且
(a-6)确认那些获取的比率和与被查询图象的比率和的差值小于预定门限值的区域为查找到的图象，
所述特征色彩的比率差值是匹配的数据和查询图象间的差值，所述比率是对应于一个所述特征色彩的像素的数量除以包含在所述图像中的所有像素的数量的值。
18.如权利要求17所述的彩色图象查找方法，其中的彩色空间是三维彩色空间。
19.如权利要求17或18所述的彩色图象查找方法，进一步包括步骤：在没有区域被标识为查找到的图象时，在彩色空间中针对邻近外围区域执行所述步骤(a)。
20.如权利要求17或18所述的彩色图象查找方法，其中比率为百分比。
21.如权利要求19所述的彩色图象查找方法，其中比率是百分比。
22.如权利要求17、18、21之一所述的彩色图象查找方法，其中，查询图象是被划分成多个区域的图象的一个区域，查找到的图象是被划分成多个区域的数据库图象的一个区域。
23.如权利要求19所述的彩色图象查找方法，其中，查询图象是被划分成多个区域的图象的一个区域，查找到的图象是被划分成多个区域的数据库图象的一个区域。
24.如权利要求20所述的彩色图象查找方法，其中，查询图象是被划分成多个区域的图象的一个区域，查找到的图象是被划分成多个区域的数据库图象的一个区域。
25.在基于被查询图象的色彩特征的数据库中查找图象的一种彩色图象查询方法包括步骤：
(a-1)获取给定查询区域的特征色彩及所述特征色彩的比率；
(a-2)在一个被划分成多个格子的三维彩色空间中选择对应于步骤(a-1)中获取的特征色彩的一个格状点；
(a-3)从数据库中选择与选择出的格状点相对应的一个数据组，在这个数据库中，表示数字图象的特征色彩、所述特征色彩的比率及一幅图象和一个区域的序列号码的区域标识符作为数据存储；
(a-4)在被选择的数据组中标识匹配数据，在匹配数据中，查询区域的特征色彩的比率差值小于预定门限值；
(a-5)从被标识的数据中，获取相同区域的比率的合计值；并且，
(a-6)确定那些获取的比率的合计值与查询区域的比率的合计值的差小于预定门限值的区域为查找到的图象，
所述比率是对应于一个所述特征色彩的像素的数量除以包含在所述图像中的所有像素的数量的值，
所述特征色彩的比率差值是匹配的数据和查询区域间的差值。
26.如权利要求25所述的彩色图象查询方法，进一步包括步骤：在没有区域被确定为查找到的图象时，在彩色空间中针对邻近外围区域执行所述步骤(a-1)到(a-6)。
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