簡述基于內(nèi)容的地理信息圖像檢索技術(shù)

摘要：隨著各類數(shù)碼采集設(shè)備的普及，人們對圖像的獲取也變得十分方便，隨之而來的是各種類型的地理信息圖像檢索技術(shù)的飛速發(fā)展和技術(shù)成熟。本文簡述了基于內(nèi)容的地理信息圖像檢索技術(shù)的內(nèi)容以及該技術(shù)所提取的圖像特征：顏色和紋理等。最后對圖像檢索技術(shù)做出了展望。

關(guān)鍵詞：內(nèi)容；地理信息圖像檢索技術(shù)；顏色；紋理

1.引言

目前，隨著我國科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，各種類型的數(shù)碼采集設(shè)備已經(jīng)在市場內(nèi)日益普及，目前人們都隨時(shí)隨地都可以十分便捷地獲取自己所需要的圖像。與此同時(shí)，信息技術(shù)中的視頻監(jiān)控系統(tǒng)也都不同程度地得到了十分廣泛的使用和普及，其中，視頻技術(shù)中又以固定式攝像機(jī)等設(shè)備所拍攝的監(jiān)控類型的視頻在應(yīng)用中最為常見。

監(jiān)控類型的視頻一般都可以看作是由序列圖像等要素所構(gòu)成的整體信息。在視頻圖像中，不僅僅蘊(yùn)含著十分豐富的地理圖像信息和精準(zhǔn)圖形信息，而且這些圖像和數(shù)據(jù)信息的獲取有許多優(yōu)點(diǎn)，其中，視頻信息具有獲取方式便捷、信息的精細(xì)程度很高、信息的真實(shí)性較強(qiáng)等諸多的優(yōu)勢，因此，對監(jiān)控視頻信息的分析和翻譯十分有助于人類對增強(qiáng)傳統(tǒng)的地理空間數(shù)據(jù)的整理和分析工作。可是，視頻中的圖像在被廣泛應(yīng)用的GIS領(lǐng)域至今也并沒有能夠引起專家和市場的足夠的重視，至今，該技術(shù)通常用于市場上現(xiàn)有的針對研究側(cè)重于松散的集成等領(lǐng)域中應(yīng)用。探索這種存在方式的應(yīng)用原因，其中一個(gè)較為主要的關(guān)系是由于傳統(tǒng)的地理空間等難以人為獲取的信息或者圖形數(shù)據(jù)，實(shí)質(zhì)上對現(xiàn)實(shí)的人類世界的表達(dá)大部分都會(huì)采用一般的正常的正攝的視圖方式，然而，視頻中的圖像為側(cè)視的視圖，所以我們可以認(rèn)為二者之間的集成是存在著困難的。截止當(dāng)前，視頻或者視頻圖像與GIS的集成方式有以下幾種，包括：第一：設(shè)備（攝像機(jī)）在地圖中以一個(gè)點(diǎn)的方式來代表，或者將監(jiān)控的視頻領(lǐng)域以一個(gè)扇形的圖形來表示，對攝像機(jī)設(shè)備中的中心的位置、攝像機(jī)設(shè)備的視域都會(huì)進(jìn)行管理，因此這種操作無法準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)圖像信息與地理空間的信息數(shù)據(jù)的點(diǎn)對點(diǎn)的精確和準(zhǔn)確的映射關(guān)系。第二種：利用了二維的單應(yīng)方法。在操作中交互選取圖像與地圖中的所對應(yīng)的各種代替點(diǎn)的時(shí)候，為了求解單應(yīng)矩陣從而能夠?qū)崿F(xiàn)圖像關(guān)系之間映射方式；因此，這種二維的方法需要利用戶區(qū)域在視頻或視頻圖像和地圖中尋找相應(yīng)關(guān)系連帶點(diǎn)，這就意味著不僅僅需要關(guān)系之間的相互交互作用（這種方式即為繁瑣，由于無法實(shí)現(xiàn)針對點(diǎn)與點(diǎn)之間的實(shí)時(shí)映射），而且還需要十分詳細(xì)的對地理空間所獲取的信息數(shù)據(jù)來作為支撐關(guān)系，點(diǎn)與點(diǎn)位之間的區(qū)間分布對解算出最終的結(jié)果有著較大的影響；所以我們可以這樣認(rèn)為，這種二維的方法僅僅只能夠簡單的實(shí)現(xiàn)平面范圍之間的映射，但是不能夠提取出我們很多時(shí)候常常必須需要的三維的地理信息。第三種：在現(xiàn)有的已經(jīng)發(fā)表的各類文獻(xiàn)中，已經(jīng)提出了很多種類的視頻圖像等這種三維的建模技術(shù)，在各種發(fā)表文獻(xiàn)都象征性的提出了基于視頻圖像的稠密深度特定恢復(fù)技術(shù)，該種處理的三維技術(shù)方法需要用序列圖像或者依賴于視頻圖像中的特征的點(diǎn)。因此，綜上所述，在現(xiàn)有的各種方法中，我們雖然在一定的程度上初步實(shí)現(xiàn)了圖像與GIS技術(shù)的關(guān)聯(lián)作用和關(guān)聯(lián)效應(yīng)，但由于至今尚存的一些在地理信息提取仍然可以說是不夠十分全面、內(nèi)容十分繁瑣并且自動(dòng)化的程度非常低的各種各樣的缺點(diǎn)。

2.淺析地理信息圖像檢索系統(tǒng)

在地理信息圖像檢索系統(tǒng)的應(yīng)用中，其中基于“內(nèi)容”的圖像檢索技術(shù)則是從圖像中所提取出來的指定的一系列的特征（如圖像中物質(zhì)的顏色、圖像中物質(zhì)的紋理等），其次，我們便可以從圖像庫中進(jìn)行檢索，從而能夠檢索出來比較相似的圖像或者比較相似的一些視頻內(nèi)容。下面分別討論：一是顏色：顏色，眾所周知顏色是現(xiàn)在最常常被用于所謂的基于內(nèi)容的圖片檢索的可視化的特征性質(zhì)之一。因?yàn)轭伾且环N十分重要的視覺性信息屬性，因此，顏色與其它的一些特征相比，顏色本身這種特征是非常穩(wěn)定的，由于顏色對于物質(zhì)的旋轉(zhuǎn)、物質(zhì)的平移以及物質(zhì)的尺度變化，甚至對于物質(zhì)的各種形變都不表現(xiàn)為敏感，并且該特性的翻譯和計(jì)算都比較簡單，因此，綜上各種理由，顏色便自然而然地成為了現(xiàn)有的檢索系統(tǒng)中所應(yīng)用得最為廣泛的特征了。顏色提取的優(yōu)點(diǎn)就在于：顏色對于圖片的大小和圖片的方向不是十分敏感，甚至可以說是十分不敏感，并且顏色對于我們來處理各種各樣的圖片背景十分復(fù)雜的圖像時(shí)效果會(huì)表現(xiàn)的比較穩(wěn)定，并且，顏色同樣也是能夠描述圖片的最簡單的最明顯的也是最醒目的特征。因此，我們對于這種基于顏色的特征的圖像檢索來進(jìn)行分析，科學(xué)工作者們先后都提出了多種多樣的規(guī)劃和研究方案。比如說：顏色直方圖，顏色矩，主色調(diào)，顏色集，聚類，以及掃描線投影等等常用的檢索算法。其中，目前來說，顏色直方圖是進(jìn)來比較經(jīng)常被人們所使用的檢索方法之一。另外來講，圖像的特征被人們所提取的質(zhì)量的好壞，能夠直接影響著使用圖像檢索系統(tǒng)的性能和質(zhì)量以及成果，因此，在進(jìn)行顏色特征表達(dá)工作的時(shí)候，顏色系統(tǒng)的選取就會(huì)成為一個(gè)十分重要的并且十分關(guān)鍵的問題。

另外，針對紋理也有一定的講究：紋理跟顏色相同，也是圖像的一個(gè)重要的特征，紋理描述了我們所需要調(diào)查的對象其表面的像素分布的各種特征規(guī)律。描述紋理的主要的方法有以下幾種：結(jié)構(gòu)方法，頻譜分析方法和統(tǒng)計(jì)方法。其中，結(jié)構(gòu)方法是主要針對于有規(guī)律的紋理結(jié)構(gòu)，該種方法能夠利用句法分析方法來進(jìn)行紋理和信息的識(shí)別。另外一種，統(tǒng)計(jì)方法則是通過對圖像的像素的分布進(jìn)行了數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，并能夠發(fā)現(xiàn)其中的統(tǒng)計(jì)學(xué)的分布規(guī)律。最后，頻譜分析方法主要就是利用了小波變換的原理進(jìn)而生成紋理的特征，經(jīng)過長期的實(shí)踐證明這種方法是效果最好的紋理識(shí)別方法之一。另外，紋理這個(gè)特征因子在圖像分析與識(shí)別中也起著十分重要的作用，因此，紋理也被廣泛應(yīng)用于我們常見的氣象云圖以及衛(wèi)星遙感圖像，和生物組織等等分析當(dāng)中，該方法同時(shí)也是以內(nèi)容為基礎(chǔ)的的檢索系統(tǒng)中的一個(gè)十分重要的方面。

3.結(jié)語

綜上所述，通過上面分析我們得知，因?yàn)榛凇皟?nèi)容”的圖像檢索技術(shù)能夠?yàn)槲覀兲峁┍葌鹘y(tǒng)的基于文本的圖像檢索更加豐富的內(nèi)容以及更加實(shí)用的功能，因此，基于“內(nèi)容”的圖像檢索技術(shù)現(xiàn)在已成為了國際上的研究熱點(diǎn)和焦點(diǎn)技術(shù)。本論文簡單地介紹了基于“內(nèi)容”的地理信息圖像的檢索技術(shù)和方法。并且，該文也相應(yīng)地結(jié)合了一些地理信息圖像的顏色和紋理的特征信息，來對圖像檢索技術(shù)進(jìn)行解析和概述。未來，圖像檢索技術(shù)仍然是發(fā)展的焦點(diǎn)，仍需要大量的研究工作來實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的創(chuàng)新。

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作者簡介

陳中橋（1997.9.12-）男，漢族，湖北省襄陽市，身份證號：420624199709120011，本科生，研究方向：地理信息科學(xué)