專利名稱：基于繪畫指紋的藝術(shù)風(fēng)格檢索系統(tǒng)及檢索方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于基于內(nèi)容的圖像檢索技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于繪畫指紋的藝術(shù)風(fēng)格檢索系統(tǒng)，本發(fā)明還涉及采用上述系統(tǒng)進(jìn)行檢索的方法。
背景技術(shù)：
互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及，加快了信息時(shí)代的步伐，促使多媒體信息技術(shù)迅猛發(fā)展，同時(shí)，也對(duì)多媒體信息系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用技術(shù)提出了更高的要求。多媒體信息庫中最具普遍性和代表性的圖像媒體，其組織形式、管理機(jī)制和應(yīng)用技術(shù)成了當(dāng)今多媒體技術(shù)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。為了滿足大規(guī)模的圖像信息管理的需求，上個(gè)世紀(jì)出現(xiàn)了以人工標(biāo)注為基礎(chǔ)的圖像檢索系統(tǒng)，即對(duì)圖像的語義內(nèi)容進(jìn)行人工標(biāo)注，然后采用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫技術(shù)或文本信息檢索技術(shù)對(duì)圖像的語義關(guān)鍵詞進(jìn)行存儲(chǔ)、索引和檢索。隨著圖像數(shù)據(jù)規(guī)模的迅速增大，人工標(biāo)注方法逐漸暴露出效率低下以及人工標(biāo)注的主觀性和不一致性等缺陷，基于人工標(biāo)注的圖像數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)已經(jīng)難以滿足現(xiàn)代大規(guī)模圖像數(shù)據(jù)管理的要求；隨著圖像處理、數(shù)據(jù)庫和人工智能等技術(shù)的進(jìn)步，90年代出現(xiàn)了基于內(nèi)容的圖像檢索系統(tǒng)，它是集合不同領(lǐng)域的研究成果于一體的新型圖像管理技術(shù)，其核心是基于內(nèi)容的圖像相似性。基于內(nèi)容的圖像檢索首先從圖像中抽取多種底層視覺特征(如圖像的顏色、紋理、形狀等)，組成特征向量存入數(shù)據(jù)庫中。檢索時(shí)系統(tǒng)根據(jù)用戶提交的檢索樣本在數(shù)據(jù)庫中返回一定數(shù)量的與之最相似的圖像，即系統(tǒng)把檢索對(duì)象映射到特征空間中，使得檢索變成了特征空間中的相似向量查找。藝術(shù)風(fēng)格是繪畫的一個(gè)很重要的特色。但是由于不同的作者的繪畫作品往往具有不同的藝術(shù)風(fēng)格，而用戶對(duì)繪畫的藝術(shù)風(fēng)格的理解又經(jīng)常表現(xiàn)出主觀性和易變性，即不同的用戶在檢索時(shí)對(duì)同一幅圖像的理解與判斷經(jīng)常會(huì)不一致，甚至同一個(gè)用戶在不同的時(shí)間或環(huán)境下對(duì)同一幅繪畫的藝術(shù)風(fēng)格判斷也會(huì)不同。雖然人類可以通過對(duì)繪畫的視覺信息的感知來理解、認(rèn)識(shí)圖像的藝術(shù)風(fēng)格，但是如何通過機(jī)器自動(dòng)地理解繪畫的藝術(shù)風(fēng)格仍然是一個(gè)非常困難的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于繪畫指紋的藝術(shù)風(fēng)格檢索系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有基于內(nèi)容的圖像檢索不能很好的處理繪畫藝術(shù)風(fēng)格的檢索的限制，實(shí)現(xiàn)了任意繪畫的藝術(shù)風(fēng)格檢索，且檢索準(zhǔn)確率高。本發(fā)明的另一目的是提供上述系統(tǒng)的檢索方法。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，基于繪畫指紋的藝術(shù)風(fēng)格檢索系統(tǒng)，包括掃描儀、通用計(jì)算機(jī)、打印機(jī)和數(shù)據(jù)庫，掃描儀和通用計(jì)算機(jī)通過USB接口連接，打印機(jī)和通用計(jì)算機(jī)通過USB接口連接，數(shù)據(jù)庫和通用計(jì)算機(jī)通過100M以太網(wǎng)連接；掃描儀用于對(duì)需要檢索的繪畫圖像進(jìn)行掃描，掃描結(jié)果通過USB接口傳輸?shù)酵ㄓ糜?jì)算機(jī)中；
通用計(jì)算機(jī)通過USB接口接收掃描的繪畫圖像，形成繪畫指紋，傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫中進(jìn)行檢索；然后通用計(jì)算機(jī)將數(shù)據(jù)庫返回的一定數(shù)量的與之最相似的圖像通過顯示器顯示，或者通過USB傳輸給打印機(jī)的打印；數(shù)據(jù)庫用于存儲(chǔ)繪畫指紋以及對(duì)應(yīng)的繪畫圖像，并且對(duì)需要檢索的繪畫圖像指紋進(jìn)行匹配，返回一定數(shù)量的與之最相似的圖像。上述檢索系統(tǒng)的的檢索方法，具體步驟如下步驟1:利用掃描儀獲取繪畫圖像；步驟2 :采用通用計(jì)算機(jī)提取繪畫圖像的線條信息使用RADON變換從繪畫圖像的空間域中提取出繪畫圖像包含的線條信息；步驟3 :根據(jù)步驟2得到的線條信息，進(jìn)行歸一化處理；歸一化處理按照以下算法實(shí)施R= (R-min (min (R))) / (max (max (R))-min (min (R))) *225步驟4:在歸一化處理后，通用計(jì)算機(jī)中采用直方圖統(tǒng)計(jì)技術(shù)，得到線條的統(tǒng)計(jì)特征數(shù)據(jù)；步驟5 :根據(jù)步驟4得到的線條的統(tǒng)計(jì)特征數(shù)據(jù)，使用極大值和極小值點(diǎn)建立繪畫指紋，并且存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫中，繪畫指紋指統(tǒng)計(jì)特征數(shù)據(jù)中的所有極大值和極小值的集合；步驟6 :檢索提取一幅繪畫的繪畫指紋，使用hausdorff距離算法作為相似性標(biāo)準(zhǔn)，在數(shù)據(jù)庫中檢索，數(shù)據(jù)庫返回一定數(shù)量的與之最相似的圖像，完成檢索。本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明基于繪畫指紋的藝術(shù)風(fēng)格的檢索方法，通過使用計(jì)算風(fēng)格學(xué)的思想，量化繪畫中代表繪畫風(fēng)格的線條信息，采用基于直方圖的統(tǒng)計(jì)算法發(fā)現(xiàn)線條信息中的極大值和極小值，作為繪畫指紋。從而能夠采用hausdorff距離算法作為相似性標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行藝術(shù)風(fēng)格的檢索，且檢索準(zhǔn)確率高。


圖1是本發(fā)明檢索系統(tǒng)的模塊圖；圖2是本發(fā)明藝術(shù)風(fēng)格檢索方法的流程圖；圖3是一幅繪畫，作為實(shí)例；圖4是圖3所示實(shí)施RADON變換的結(jié)果；圖5是圖4所示歸一化和取整的結(jié)果；圖6是圖5所不實(shí)施基于直方圖統(tǒng)計(jì)的結(jié)果。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本發(fā)明基于繪畫指紋的藝術(shù)風(fēng)格檢索系統(tǒng)，參見附圖1，包括掃描儀、通用計(jì)算機(jī)、打印機(jī)和數(shù)據(jù)庫，掃描儀和通用計(jì)算機(jī)通過USB接口連接，打印機(jī)和通用計(jì)算機(jī)通過USB接口連接，數(shù)據(jù)庫和通用計(jì)算機(jī)通過100M以太網(wǎng)連接；掃描儀用于對(duì)需要檢索的繪畫圖像進(jìn)行掃描，掃描結(jié)果通過USB接口傳輸?shù)酵ㄓ糜?jì)算機(jī)中；通用計(jì)算機(jī)通過USB接口接收掃描的繪畫圖像，形成繪畫指紋，傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫中進(jìn)行檢索；然后通用計(jì)算機(jī)將數(shù)據(jù)庫返回的一定數(shù)量的與之最相似的圖像通過顯示器顯示，或者通過USB傳輸給打印機(jī)打印；數(shù)據(jù)庫用于存儲(chǔ)繪畫指紋以及對(duì)應(yīng)的繪畫圖像，并且對(duì)需要檢索的繪畫圖像指紋進(jìn)行匹配，返回一定數(shù)量的與之最相似的圖像。上述檢索系統(tǒng)的檢索方法，具體步驟如圖2所示，通過在繪畫中提取代表藝術(shù)風(fēng)格的線條信息，使用基于直方圖的統(tǒng)計(jì)算法發(fā)現(xiàn)線條信息中的極大值和極小值，然后制作繪畫指紋數(shù)據(jù)庫。當(dāng)檢索時(shí)，采用hausdorff距離算法作為相似性標(biāo)準(zhǔn)，在數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行繪畫指紋匹配，從而完成基于繪畫藝術(shù)風(fēng)格的檢索。具體步驟如下步驟1:利用掃描儀獲取繪畫圖像；步驟2 :采用通用計(jì)算機(jī)提取繪畫圖像的線條信息使用RADON變換從繪畫圖像的空間域中提取出繪畫圖像包含的線條信息；步驟3 :根據(jù)步驟2得到的線條信息，進(jìn)行歸一化處理；歸一化處理按照以下算法實(shí)施R= (R-min (min (R))) / (max (max (R))-min (min (R))) *225步驟4:在歸一化處理后，通用計(jì)算機(jī)中采用直方圖統(tǒng)計(jì)技術(shù)，得到線條的統(tǒng)計(jì)特征數(shù)據(jù)；步驟5 :根據(jù)步驟4得到的線條的統(tǒng)計(jì)特征數(shù)據(jù)，使用極大值和極小值點(diǎn)建立繪畫指紋，并且存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫中，繪畫指紋指統(tǒng)計(jì)特征數(shù)據(jù)中的所有極大值和極小值的集合；步驟6 :檢索提取一幅繪畫的繪畫指紋，使用hausdorff距離算法作為相似性標(biāo)準(zhǔn)，在數(shù)據(jù)庫中檢索，數(shù)據(jù)庫返回一定數(shù)量的與之最相似的圖像，完成檢索。本發(fā)明基于繪畫指紋的藝術(shù)風(fēng)格的檢索方法，通過使用計(jì)算風(fēng)格學(xué)的思想，量化繪畫中代表繪畫風(fēng)格的線條信息，采用基于直方圖的統(tǒng)計(jì)算法發(fā)現(xiàn)線條信息中的極大值和極小值，作為繪畫指紋。從而能夠采用hausdorff距離算法作為相似性標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行藝術(shù)風(fēng)格的檢索，且檢索準(zhǔn)確率高。實(shí)施例基于繪畫指紋的藝術(shù)風(fēng)格檢索系統(tǒng)，包括掃描儀、通用計(jì)算機(jī)、打印機(jī)和數(shù)據(jù)庫，掃描儀和通用計(jì)算機(jī)通過USB接口連接，打印機(jī)和通用計(jì)算機(jī)通過USB接口連接，數(shù)據(jù)庫和通用計(jì)算機(jī)通過100M以太網(wǎng)連接；掃描儀用于對(duì)需要檢索的繪畫圖像進(jìn)行掃描，掃描結(jié)果通過USB接口傳輸?shù)酵ㄓ糜?jì)算機(jī)中；通用計(jì)算機(jī)通過USB接口接收掃描的繪畫圖像，形成繪畫指紋，傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫中進(jìn)行檢索；然后通用計(jì)算機(jī)將數(shù)據(jù)庫返回的一定數(shù)量的與之最相似的圖像通過顯示器顯示，或者通過USB傳輸給打印機(jī)打?。粩?shù)據(jù)庫用于存儲(chǔ)繪畫指紋以及對(duì)應(yīng)的繪畫圖像，并且對(duì)需要檢索的繪畫圖像指紋進(jìn)行匹配，返回一定數(shù)量的與之最相似的圖像。采用MATLAB軟件以具體的對(duì)一幅繪畫進(jìn)行繪畫指紋的生成和檢索為實(shí)施例來說明本發(fā)明的方法。步驟1:在通用計(jì)算機(jī)中讀入如圖3所示掃描儀掃描的繪畫圖像，Bff = imread(’31. jpg’ );繪畫圖像存儲(chǔ)于BW中。步驟2 :在通用計(jì)算機(jī)提取線條信息。theta=0:179 ; [R, Xp]=radon (Bff, theta)；設(shè)置線條提取角度為O度到179度，對(duì)BW中存儲(chǔ)的圖像進(jìn)行RADON變換，提取的線條信息存儲(chǔ)于R中，Xp包含線條的坐標(biāo)，如圖4所示。步驟3 :在通用計(jì)算機(jī)中對(duì)線條信息進(jìn)行歸一化處理，其中歸一化處理按照以下算法實(shí)施R= (R-min (min (R))) / (max (max (R))-min (min (R))) *225。步驟4 :為了提高處理速度，進(jìn)行線條信息的取整處理；R=ceil (R);如圖5所示。步驟5 :在通用計(jì)算機(jī)中，采用基于直方圖的統(tǒng)計(jì)算法，得到線條的統(tǒng)計(jì)特征數(shù)據(jù)，從中提取極大值和極小值作為繪畫指紋，如圖6所示。步驟6 :將繪畫指紋和對(duì)應(yīng)的繪畫圖像存入數(shù)據(jù)庫，形成繪畫指紋數(shù)據(jù)庫，以便于 繪畫藝術(shù)風(fēng)格的檢索。步驟7 :將需要檢索的繪畫，按照步驟1-5形成繪畫指紋。然后利用hausdorff距離算法作為相似性標(biāo)準(zhǔn)，在數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行匹配。返回一定數(shù)量的與之最相似的圖像。任意
2個(gè)點(diǎn)集A Cm) B (η)的hausdorff距離的一般定義為H(A, B) = m ax(h(A, B), h(B, A)) h{4 ,B) = maxmiii Il a - h Il
ij E-1 h E.B藝術(shù)風(fēng)格可在一定程度上通過數(shù)量特征來刻畫。計(jì)算風(fēng)格學(xué)就是通過量化的方法反映繪畫風(fēng)格的研究。線條是繪畫構(gòu)成的重要語言媒介，線條的起源與發(fā)展彰顯了繪畫的審美趨向和文化選擇，作為繪畫造型核心構(gòu)成元素的線條，展示了繪畫形成的哲學(xué)理念和視覺習(xí)慣；作為繪畫意象造型手段的線條，其本身所包含的意象美即是對(duì)繪畫意象造型的印證。因此將計(jì)算風(fēng)格學(xué)技術(shù)引入基于內(nèi)容的圖像檢索領(lǐng)域，以線條作為繪畫風(fēng)格的外在的表現(xiàn)。本發(fā)明的基于繪畫指紋的藝術(shù)風(fēng)格的檢索方法，采用量化的方法提取出繪畫中代表藝術(shù)風(fēng)格的線條信息，采用直方圖統(tǒng)計(jì)技術(shù)得出繪畫指紋信息，作為繪畫風(fēng)格的表示。繪畫指紋使用hausdorff距離算法作為相似性標(biāo)準(zhǔn)，可以用來進(jìn)行基于繪畫風(fēng)格的檢索。
權(quán)利要求
1.基于繪畫指紋的藝術(shù)風(fēng)格檢索系統(tǒng)，其特征在于，包括掃描儀、通用計(jì)算機(jī)、打印機(jī)和數(shù)據(jù)庫，所述掃描儀和所述通用計(jì)算機(jī)通過USB接口連接，所述打印機(jī)和所述通用計(jì)算機(jī)通過USB接口連接，所述數(shù)據(jù)庫和所述通用計(jì)算機(jī)通過100M以太網(wǎng)連接；所述掃描儀用于對(duì)需要檢索的繪畫圖像進(jìn)行掃描，掃描結(jié)果通過USB接口傳輸?shù)酵ㄓ糜?jì)算機(jī)中；所述通用計(jì)算機(jī)通過USB接口接收掃描的繪畫圖像，形成繪畫指紋，傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫中進(jìn)行檢索；然后通用計(jì)算機(jī)將數(shù)據(jù)庫返回的一定數(shù)量的與之最相似的圖像通過顯示器顯示，或者通過USB傳輸給打印機(jī)的打?。凰鰯?shù)據(jù)庫用于存儲(chǔ)繪畫指紋以及對(duì)應(yīng)的繪畫圖像，并且對(duì)需要檢索的繪畫圖像指紋進(jìn)行匹配，返回一定數(shù)量的與之最相似的圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于繪畫指紋的藝術(shù)風(fēng)格檢索系統(tǒng)的檢索方法，其特征在于，具體步驟如下步驟1:利用掃描儀獲取繪畫圖像；步驟2 :采用通用計(jì)算機(jī)提取繪畫圖像的線條信息使用RADON變換從繪畫圖像的空間域中提取出繪畫圖像包含的線條信息；步驟3 :根據(jù)步驟2得到的線條信息，進(jìn)行歸一化處理；歸一化處理按照以下算法實(shí)施R= (R-min (min (R))) / (max (max (R)) -min (min (R))) *225步驟4 :在歸一化處理后，通用計(jì)算機(jī)中采用直方圖統(tǒng)計(jì)技術(shù)，得到線條的統(tǒng)計(jì)特征數(shù)據(jù)；步驟5 :根據(jù)步驟4得到的線條的統(tǒng)計(jì)特征數(shù)據(jù)，使用極大值和極小值點(diǎn)建立繪畫指紋，并且存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫中，繪畫指紋指統(tǒng)計(jì)特征數(shù)據(jù)中的所有極大值和極小值的集合；步驟6 :檢索提取一幅繪畫的繪畫指紋，使用hausdorff距離算法作為相似性標(biāo)準(zhǔn)，在數(shù)據(jù)庫中檢索，數(shù)據(jù)庫返回一定數(shù)量的與之最相似的圖像，完成檢索。
全文摘要
本發(fā)明公開了基于繪畫指紋的藝術(shù)風(fēng)格檢索系統(tǒng)，包括通用計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)庫，通用計(jì)算機(jī)和掃描儀通過USB接口連接，通用計(jì)算機(jī)和打印機(jī)通過USB接口連接，數(shù)據(jù)庫和通用計(jì)算機(jī)通過100M以太網(wǎng)連接；該檢索系統(tǒng)的檢索方法的具體步驟為通過在繪畫中提取代表藝術(shù)風(fēng)格的線條信息，使用基于直方圖的統(tǒng)計(jì)算法發(fā)現(xiàn)線條信息中的極大值和極小值并存儲(chǔ)于繪畫指紋數(shù)據(jù)庫；檢索時(shí)采用hausdorff距離算法作為相似性標(biāo)準(zhǔn)，在數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行繪畫指紋匹配，完成基于繪畫藝術(shù)風(fēng)格的檢索。本發(fā)明通過使用計(jì)算風(fēng)格學(xué)的思想并采用基于直方圖統(tǒng)計(jì)算法發(fā)現(xiàn)線條信息中的極大值和極小值作為繪畫指紋，采用hausdorff距離算法作為相似性標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行藝術(shù)風(fēng)格的檢索，檢索準(zhǔn)確率高。
文檔編號(hào)G06F17/30GK103020211SQ20121052499
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月7日
發(fā)明者陳寧 申請(qǐng)人:西安工程大學(xué)