基于颜色值的面料图像检索系统

基于颜色值的面料图像检索系统
郭瑞良;潘波;陈丽华
【摘要】纺织面料的种类越来越多,为了有效管理和使用面料,建立面料图像检索系统成为必然.文章提出了面料图像中的主要颜色数及颜色值的提取方法,并使用HSV 量化方法对提取出的颜色值进行量化,然后存储进数据库中.提出了以颜色RGB值为检索条件,基于面料颜色值进行面料图像检索的方法,并实现了基于颜色值检索方法的面料图像检索原型系统.通过对面料图像检索原型系统进行实验,证实了基于颜色值的检索方法的有效性.
【期刊名称】《毛纺科技》
【年(卷),期】2010(038)008
【总页数】4页(P57-60)
【关键词】面料图像;图像检索;颜色值
【作者】郭瑞良;潘波;陈丽华
【作者单位】北京服装学院服装艺术与工程学院,北京,100029;北京服装学院服装艺术与工程学院,北京,100029;北京服装学院服装艺术与工程学院,北京,100029【正文语种】中文
【中图分类】TS101
面料图像可以通过扫描仪或数码照相机获得，虽然实际面料的颜色数量也许只有几种，但由于纱线形状和织物组织所形成的凹凸以及光照等原因，使得面料图像中的颜色数量比实际面料的颜色数量多很多。

如一幅500×500像素大小的色织物面料
图像，可能会包含几万种颜色。

如果统计色彩空间的所有颜色必然会造成计算量过大和色彩冗余，因此需要将颜色量化，即减少颜色数量以降低计算量。

颜色量化必须是在特定的颜色空间中进行，实际应用中常用的颜色空间很多，有RGB、YIQ和HSV等［7］，本文采用HSV颜色空间进行量化。

在HSV颜色空间中，H为色相，用于表征不同的颜色，如红色或绿色;S为饱和度，有时也称彩度，是指颜色的强度或纯度;V为亮度，是颜色的相对明暗程度，即白色在颜色中的含量。

本文采取的颜色量化方法如下:
对黑色和白色另外定义，V＜0.2的颜色作为黑色处理，V＞0.85且S＜0.3的颜色作为白色处理。

量化完成后，可以用一维特征向量L来区分不同的颜色空间。

式中:Qh、Qs和Qv分别为H、S、V 3个颜色分量的量化级数。

建立面料图像子系统与检索子系统的工作流程图如图1所示。

基于颜色值检索的面料图像检索系统由2个子系统组成:①面料图像库子系统。

负责生成面料图像数据库，提取图像库中面料图像的主要颜色数及颜色值，并存储到数据库中。

建立面料图像子系统的工作流程如图1(a)所示。

②图像检索子系统。

根据检索条件检索面料图像库，返回满足要求的检索结果。

建立图像检索子系统的工作流程如图1(b)所示。

2.2.1 面料颜色值的提取与存储
面料颜色的提取采用自动提取与手动提取相结合的方式，自动提取是由计算机对面料图像进行自动逐像素分析，得到像素的RGB值，并转换为HSV值，然后对图像中所有像素的颜色值进行统计，通过设定一定的阀值，得到图像中的主要颜色数及其颜色值。

自动提取的优势是提取过程快速，缺点是对某些图像的提取结果可能与目测结果不太一致。

手动提取是由数据库建立者采用鼠标点取的方式，计算机取得鼠标点取处相邻的3×3矩形内的9个像素的颜色平均值，如图2所示(中间黑色
矩形框为鼠标点取处)，主要颜色数由数据库建立者目测确定。

面料图像的主要颜色数及颜色值提取完毕后，可以存储进特征库中，每幅图像存储1～3种颜色及其颜色值，颜色值采用HSV量化后的一维特征向量L表示。

2.2.2 基于颜色值的面料检索
本文研究采用RGB颜色值的检索方式，如图3所示。

图3数据库使用者可以直接输入RGB颜色值，或者通过拖动RGB颜色滑块选择
颜色，也可以通过潘通色库选择颜色。

数据库使用者可以选择1～3种颜色作为面料的检索条件，对于素色面料来说，选择一种颜色作为面料的检索条件即可。

但很多色织物的颜色丰富，经纬纱的颜色往往不同，数据库使用者很难用一种颜色进行查询，所以往往需要2～3种颜色作为面料的检索条件。

面料检索条件确定后，检索系统会将输入的检索条件与特征库中的面料主要颜色数及其颜色值进行匹配，返回检索结果。

下面是检索算法的描述:
步骤1:将检索条件中的RGB颜色值转化为HSV颜色值，量化HSV颜色值为一维特征向量L。

步骤2:根据检索条件中颜色数和相应的一维特征向量L生成SQL检索语句。

步骤3:打开特征库，执行检索，并显示检索结果。

2.2.3 检索示例
检索条件见图3中的查询输入部分，包括2种颜色A和B，颜色A的RGB值为(129，33，16)，颜色B的RGB值为(9，36，159)。

执行检索后的检索结果如图
3中的结果显示部分。

本文采用的实验图像库是由北京服装学院的面料图像数据库中抽取的100幅图像
组成的，面料主要由棉、毛和麻类的机织面料组成。

图像的颜色特征提取采用先自动提取，后手动校正的方式。

查全率与查准率是信息检索中的标准评价方法，也是图像检索系统的评价方法之一，
如文献［8］、［9］等。

本文采用了查全率和查准率作为对检索系统进行性能评
价和实验的指标。

查准率即检索返回的有效图像数与检索返回的所有图像数的比率，查全率即检索返回的有效图像数与图像库中所有有效图像数的比率。

从实验图像库中选择颜色值组成不同的检索条件，共进行了20次实验。

对实验结果进行统计，查准率统计如图4(a)所示，查全率统计如图4(b)所示。

通过结果计算，得到平均查准率为89.31%，平均查全率为88.79%。

统计图中的
几个低值点主要是由于实验图像库中满足检索条件的图像数比较少，导致结果严重偏离平均值。

如第4次实验中，返回的有效图像为2幅，而实验图像库中的所有
有效图像为4幅，所以查全率只有50%，与查全率的平均值相差较大。

本文提出了通过面料颜色值进行面料图像检索的方法，并实现了基于颜色值检索方法的面料图像检索原型系统。

通过对面料图像检索原型系统进行实验，得到系统的查准率和查全率较高，证实了基于颜色值的检索方法的有效性。

【相关文献】
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［5］李艳梅，周静.面料数据库系统的开发［J］.天津纺织科技，2006(2):31-34.
［6］田家忠.绸缎机织物信息系统的功能开发及其应用［D］.苏州:苏州大学，2009.
［7］周明全，耿国华，韦娜.基于内容图像检索技术［M］.北京:清华大学出版社，2007.
［8］赵莹.基于颜色分布的图像检索系统［J］.微计算机信息，2007，23(3-6):266-268.
［9］焦丽莉，黄发军，刘小军.一种新的基于形状特征的图像检索方法［J］.徐州师范大学学报:自然科学版，2009，27(4):48-50.。