Algorithm 版 (精华区)

发信人: ssos (存在与虚无), 信区: Algorithm
标  题: 基于内容的多媒体信息检索
发信站: 哈工大紫丁香 (2001年06月04日16:46:21 星期一), 站内信件

基于内容的多媒体信息检索
赵海霞
(北京大学信息管理系 100871)
文 摘 本文探讨了基于内容的多媒体信息检索的特点、类型、检索方式，并介绍了国外
几种主要的基于内容的多媒体信息检索系统。
关键词 内容 检索 CBR
1 概述
    随着计算机技术、多媒体技术以及通讯技术的飞速发展，以图像、声音和视频为主
的多媒体信息迅速成为交流与服务的主流，传统的数据库检索中采用的基于关键词的检
索方式逐渐暴露出种种弊端，已不能满足人们的需要。由于多媒体信息的内容具有丰富
的内涵，在许多情况下仅用几个关键词难以充分描述，而且其特征描述极易带主观性，
于是基于内容的检索( Content—Based RetrievaI，CBR)技术应运而生。
所谓基于内容的检索，就是根据媒体对象的语义和上下文联系进行检索。它有如下特点
：
    (1)从媒体内容中提取信息线索。基于内容的检索突破了传统的基于表达式检索的局
限，它直接对图像、视频、音频进行分析，抽取特征，利用这些内容特征建立索引，进
行检索。
    (2)是一种近似匹配。CBR采用相似匹配的方法逐步求精，以获得查询结果。这一点
与常规数据库检索的精确匹配方法明显不同。
    (3)大型数据库的快速检索。多媒体数据库不仅数据库巨大，而且种类和数量繁多，
要求 CBR技术能快速实现对大型库的检索。
    (4)多种检索手段。除了利用多媒体内容的特征来进行检索外，CBR还提供了许多其
它检索手段，如可通过提供样本图像进行相似性检索，也可通过人机交互进行浏览检索
。
2 基于内容的多媒体信息检索
2．1 基于内容的图象检索
    基于内容的图像检索( Content—Based Retrieval，CBIR)是一种新的检索技术，它
是指除了利用传统的数据库对图像描述的文字信息进行储存管理外，还利用图象的颜色
、纹理、形状等特征进行检索。它融合了传统的模式识别技术与多媒体良好的人机交互
技术，有着广泛的发展前景。
    CBIR的检索内容主要包括：⑦颜色：图像颜色分布、相互关系、组成等；②纹理：
图像的纹理结构、方向、组成及对称关系等；③形状：图像轮廓组成、形状、大小等；
④对象：图像中子对象的关系、数量、属性、旋转等。
    基于内容的图像检索目前常见有以下一些方式：①选择颜色的比例、层次以及纹理
图案的图样进行查询；②用工具生成表示物体和物体间空间关系的符号图像进行查询；
③用画图工具生成与希望查找的图像颜色分布相似的图像进行查询；④从当前窗口所陈
列的全部图像中选择接近自己意愿的图像进行查找，重复多次直至找到为止。⑤上述方
法与字符的关键词结合进行查找。
    CBIR技术在数字图书馆建设中具有重要的意义，尤其是在资源以图像为主，或图像
是必不可少的学科，如地理、天文、生物、医药、建筑等方面，可以帮助用户从多途径
找到图像内容信息，从更深层次对图像媒体进行理解与控制，可以帮助文献部门更充分
地开发和利用信息资源。
2．2基于内容的视频检索
    基于内容的视频检索( Content-Based Video RetrievaI)是目前 CBR研究的热点。
视频检索要求在大量的视频数据中找到所需的视频片断，但由于视频内容繁多且复杂，
对视频的检索十分困难，与图像检索在很大程度上不同。而视频是目前包含信息量最丰
富的数据，因而对视频的检索已成为实际生活中一个突出的问题。
    视频可用幕、场景、镜头、帧等描述。视频检索的方式目前主要有两种。
    (1)基于关键帧的检索，是对代表视频镜头的关健帧进行检索。关键帧是用于描述一
个镜头的关键图像，可以采用类似图像检索的方法来进行检索。一旦检索到目标关键帧
，用户就可利用播放来看它代表的视频片断。
    (2)基于运动的检索，是基于镜头和视频象的时间特征来检索，是视频查询的进一步
要求。可以查询摄像机的移动、操作和场景移动，以及用运动方向和运动幅度等特征来
检索运动的主体对象。
    基于内容的视频检索用途非常广泛，包括新闻视频信息的检索、各类比赛节目的检
索、卫星云图变化情况的检索等等。随着视频内容的增多和视频生成技术、拍摄技术的
提高，研究内容将更广泛。
2．3 其它
    基于内容的多媒体信息检索还包括声音检索、图形检索和文本检索等。
    声音检索是利用声学的和主观的特性进行检索。声音的一些感知特性，如音调、响
度、音色等，与音频信号的属性非常接近，在音频数据库中记录这些特征，并利用这些
特征进行示例和指定特征值进行检索。
    图形检索是基于空间的约束关系进行检索。包括：点检索，查找某坐标处的坐标；
线检索，查找线状目标两侧的目标；区域检索，查找某区域内的图形目标；关联检索，
利用两个或多个图形对象之间的空间和拓扑关系来检索。空间约束关系可以是方向、邻
接、包含等。
    以往文本资料的检索是利用关键词，采用传统的数据库技术来实现管理和检索。然
而，由于关键词标引工作量大，而且标引同用户的检索概念可能不一致，导致查准率和
查全率低。因此，需采用直接对文本进行任意词和字的检索。根据实现方法的不同，其
检索分为串搜索、串匹配和全文检索，以字和词以及它们的逻辑组合为条件进行检索。

3 应用实例分析
3．1 QBIC系统
    QBIC( Query By lmage Content)图像检索系统是IBM公司90年代研制开发的图像和
动态影像检索系统，英文原意是“依靠图像的内容进行查询”。它主要为IBM的 DB2大型
数据库提供图像检索功能，并支持于Web的图像检索服务。
    QBIC系统提供了静止图像和视频信号的检索手段。在静止图像检索中，QBIC通过友
好的图形界面，为使用者提供了颜色、纹理、草图、形状、多物体等多种检索方法，并
提供了根据样本进行相似性检索的方法。在视频检索中，包括了分镜头检测、主运动估
计、建立层描述、通过拼接完成代表帧生成等多种视频处理手段，并在此基础上提供了
通过物质运动、摄像机运动的附加视频检索手段。提供了将多种检索特征相融合的手段
，用户可以定义各检索特征在检索中的权重，从而可根据自己的需要控制检索方向。系
统还提供了浏览检索手段。
    在用户输入图像、简图或影像片段时，QBIC对输入的查询图像进行色彩、纹理、运
动变化等特征的分析和抽取，然后根据用户选择的查询方式分别进行不同处理。例如在
旧金山美术博物馆数据库检索演示系统中，用户可以选择色彩百分比、色彩位置分布和
纹理结构三种检索方式。系统也提供各种标准范图，代表不同的色彩、纹理、轮廓结构
。用户可选择与要检索对象最接近的范图，以它作为“检索式”去检索相似的图像。
3．2 VisualSeek和VisualSeek   系统是万维网图像／影像检索工具，研制者John R S
mith毕业于哥伦比亚大学电子信息研究中心，现任 IBM公司华盛顿研究中心研究员，一
直致力于Content—based技术开发研究，创造出一系列成果，例如 VisualSeek，WebSE
EK，SAFE和 CBVQ等。VisualSeek提供一系列搜寻和检索万维网视频信息的工具，WebSE
EK实际上是这些工具中的一种。
    比较其它多媒体信息检索系统，VisualSeek的优点在于：高效率的WEB图像信息检索
，采用了先进的特征抽取技术，用户界面强大，操作简单，查询途径丰富，结果输出画
面生动，支持用户直接下载信息。在 VisualSeek的众多工具中，WebSEEK具有较强功能
和特色，其本身就是一个独立的万维网可视化信息编目工具，已经对650000幅图像和10
000个影像片进行了编目。用户可使用目录浏览和特征检索方式进行图像检索。
4 小结
    多媒体信息检索一直是信息检索与服务的重要内容，基于内容的检索技术大规模网
络化是多媒体信息检索的关键，在很多领域如科学实验、军事、公安、广告、家庭娱乐
等都将起到不可替代的作用。随着电子出版物、网络化信息资源的普及利用，CBR技术的
应用将会越来越普遍。目前 CBR仍处于初步研究探索阶段，我国急需跟踪这方面的前沿
研究和实际应用系统，引进国外先进技术与系统，早日将我们自己的多媒体信息检索系
统推上互联网。
参考文献
1张彦民．基于内容的检索技术．情报学报，1999(12)：519-521
2黄晓斌．基于内容的图像检索技术．大学图书馆学报，1999(4)：25—27
3曹莉华等．基于内容检索的视频处理技术研究．计算机工程与应用，1998(6)
4 http：／／www．qbic．almaden．Ibm．com
5 http：／／www．ctr．columbia．edu／webseek／
based Multimation Retrieval Zhao Haixia
( Department of lnformation Management，PekingUniversity)Abstract：The artie
le discusses the character，type and method of content-based multimedia info
rmation retrieval，and
introduces a few foreign retieval systems of multimedia imformation based on
 contents．
Keyword：Contents RetrievaI CBR

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<<社会契约论>>是一本好书,应当多读几遍
风味的肘子味道不错,我还想再吃它      

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