[发明专利]一种基于颜色特征的图像检索方法

权利要求书

1.一种基于颜色特征的图像检索方法，其特征在于：步骤如下：

(1)加载Lab颜色模式样本集和待检颜色信息；

(2)获取待检索的彩色图像样本，并对彩色图像样本进行gamma校正以提高彩色图像样本的对比度；

(3)用SLIC超像素分割算法对gamma校正后的彩色图像样本进行超像素分割处理，分割出多个不同的超像素区域；

(4)对经步骤(3)分割出的每个超像素区域进行均值处理，使每个超像素区域内的所有像素值相同，其均值为式中：

其中：N_k表示第k个区域的像素个数，L_n、a_n、b_n表示分别对应于Lab颜色模式样本中三通道的像素值；

(5)将超像素区域中的一个像素值与步骤(1)中加载的Lab颜色模式样本集中各颜色值之间利用马氏距离进行比较，马氏距离最小的颜色值所对应的样本颜色就是该超像素区域的颜色，其中马氏距离计算公式为：

式中：Lab_i表示第i个超像素区域内的一个像素的颜色值，Lab_hj表示Lab颜色模式样本集中的第j类样本中第h个样本的颜色值，S_-1为协方差矩阵S的逆，T表示矩阵的转置；

(6)将彩色图像样本中各个超像素区域的颜色与步骤(1)中加载的待检颜色信息进行比较，若彩色图像样本中包含了待检颜色信息中的所有信息，则该彩色图像样本即为目标图像。

2.根据权利要求1所述的基于颜色特征的图像检索方法，其特征在于：所述步骤(2)中gamma校正是对彩色图像样本进行非线性色调编辑，则RGB中红、绿、蓝三个通道的颜色分别进行如下处理：

其中

这里r，g，b分别表示红、绿、蓝三个颜色通道的像素值，取值范围均为[0,255]。

3.根据权利要求1所述的基于颜色特征的图像检索方法，其特征在于：所述步骤(3)中的用SLIC超像素分割算法对gamma校正后的彩色图像样本进行处理，其具体步骤如下：

(a)首先将待检索的彩色图像样本从RGB颜色空间转化为Lab颜色空间供后续超像素分割所用；

(b)初始化彩色图像样本被分割成超像素区域的类别数量K和迭代次数；对于像素大小为N的彩色图像，以步长初始化聚类中心，即以宽、高间隔为s取像素点为聚类中心点，聚类中心用五维向量表示为C_i＝[l_i,a_i,b_i,x_i,y_i]_T，其中(l_i,a_i,b_i)表示第i个聚类中心的颜色值，(x_i,y_i)为第i个聚类中心的坐标值，T表示转置；

第i个聚类中心C_i与其周围像素点的距离d(i)在初始化时为无穷大，即d(i)＝∞；

(c)在以聚类中心C_i为中心点的3*3区域内，比较两两像素之间的梯度大小，并将聚类中心C_i移到梯度最小的区域为C_k，从而避免聚类中心是边缘点和噪声点，其中两两像素之间的梯度G(x,y)定义如下：

式中V表示像素的五维向量，即为V[L,a,b,x,y]，其中(L,a,b)表示像素的颜色值，(x,y)表示像素的坐标值；

(d)在移动后的聚类中心C_k的2s×2s邻域内比较每个像素到聚类中心的空间距离，其中2s×2s邻域指的是以聚类中心C_k为中心区域的2s×2s所有像素，s为步骤(b)中的步长大小，也就是聚类中心的周围区域；然后更新聚类中心，具体如下所示：

上两式中：D_s表示为第i个像素到聚类中心C_k的空间距离；C_kn为更新后的新的聚类中心的五维向量；Lab_i表示第i个像素的彩色值：Lab_i＝[L_i,a_i,b_i]；Lab_k表示聚类中心C_k的彩色值：Lab_k＝[L_k,a_k,b_k]；S_i表示第i个像素的二维空间位置坐标,S_i＝[x_i,y_i]_T，S_k表示聚类中心C_k的二维空间位置坐标,S_k＝[x_k,y_k]_T；N_lab和N_s分别为彩色和空间距离的归一化常数；G_k表示聚类中心C_k所表示的聚类区域，N_k表示聚类中心C_k内所包含的像素数量；

(e)比较步骤(b)中聚类中心C_i与周围像素点的距离d(i)和步骤(d)中像素到聚类中心C_k的空间距离D_s之间的大小，若Ds<d(i)，则更新d(i)＝Ds，并通过标签记录此时的位置；

(f)反复执行步骤(d)、(e)，直到达到步骤(b)所设定的迭代次数；

(g)比较两两相邻聚类中心区域的亮度差值，当该差值小于设定的阈值时，将最小的聚类中心区域合并到其相邻的最大的聚类中心区域中，否则，该最小聚类中心区域继续寻找最近的聚类中心区域进行合并，其中亮度差值公式如下：

D_m＝(μ-μ_m)₂

式中，μ和μ_m分别表示最小聚类中心区域的平均亮度值和与其最近的邻聚类中心区域的平均亮度值，D_m表示最小的聚类中心区域和与其最近且最大的邻聚类中心区域亮度差值，m＝1,2,...,M。

4.根据权利要求3所述的基于颜色特征的图像检索方法，其特征在于：将待检索的彩色图像样本从RGB颜色空间转化为Lab颜色空间的步骤如下：

(a)首先将彩色图像的RGB颜色空间按下式转换到XYZ颜色空间：

式中：R、G、B分别代表彩色空间RGB的三个通道，X、Y、Z对应XYZ彩色空间的三个通道，M为3×3的矩阵，且

(b)将XYZ彩色空间转换到Lab空间，其转换公式如下：

式中：

L_*、a_*、b_*是最终的LAB彩色空间三个通道的值，X_n、Y_n、Z_n都是1。