工程技术 计算机光盘软件与应用
Ｃｏｍｐｕｔｅｒ ＣＤ Ｓｏｆｔｗａｒｅ ａｎｄ Ａｐｐｌ ｉｃａｔｉｏｎｓ ２０１０年第６期
基于内容的图像检索技术综述与展望
童振兴
（钱塘江灌区管理处，杭州 ３１１２００）
摘要：伴随着多媒体技术、网络技术和信息数字化处理的高新技术的飞速发展，人们接触到越来越多的各种形式的
图像信息，如何对如此大量的图像信息进行组织、管理和检索运用成为一个重要的研究课题。由于图像数据具有数据量大，
数据结构复杂、模式多样等特征，传统的基于数值、字符等关键字的信息检索技术已经无法满足要求，基于内容的图像检
索技术（ＣＢＩＲ，Ｃｏｎｔｅｎｔ—ＢａｓｅｄＩｍａｇｅＲｅｔｒｉｅｖａ１）应运而生，成为一个当前多媒体、信息检索等诸多领域广泛关注的研究问 题。本文对内容的图像检索问题进行了综述，并展望了其未来的研究方向。
关键词：基于内容的图像检索；展望
中图分类号：ＴＮ９５７．５２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００７—９５９９（２０１０）０６—００８８—０２
Ｃｏｎｔｅｎｔ－ｂａｓｅｄ Ｉｍａｇｅ Ｒｅｔｒｉｅｖａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｓｕｍｍａｒｙ ａｎｄ Ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ
Ｔｏｎｇ Ｚｈｅｎｘｉｎｇ
（Ｑｉａｎｔａｎｇ Ｒｉｖｅｒ Ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｏｆｆｉｃｅ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３１ １ ２００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒａｐｉｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｄｉｇｉｔｉｚａｔｉｏｎ
ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ｉｍａｇｅ ｄａｔａ ｔｈａｔ ｐｅｏｐｌｅ ｃｏｎｔａｃｔ ｗｉｔｈ ａｒｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ．Ｈｏｗ ｔｏ ｃａｒｒｙ ｏｎ ｔｈｅ ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｔｒｉｅｖａｌ ｔｏ
ｍａｋｅ ｇｏｏｄ ｕｓｅ ｏｆ ｓｕｃｈ ａ ｌａｒｇｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｉｍａｇｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉＳ ｂｅｃｏｍｉｎｇ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｕｂｊｅｃｔ．Ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｆ ｉｍａｇｅｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｈｕｇｅ ｑｕａｎｔｉｔｙ ｏｆ ｄａｔａ．ｃｏｍｐｌｅｘ ｄａｔａ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｄｉｖｅｒｓｅ ｐａ￣ｅｍｓ，ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｉｎｆｏＦＩＴＩａｔｉｏｎ ｒｅｔｒｉｅｖａｌ
ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ．ｗｈｉｃｈ ａｒｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｖａｌｕｅ ａｌｌｄ／ｏｒ ｔｅｘｔ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ．ａｒｅ ｎｏｔ ＳＵｍｃｉｅｎｔ．１１１ｅｎ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｉＳ ｓｈｉｆｌｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｏｆ
ｃｏｎｔｅｎｔ—ｂａｓｅｄ ｉｍａｇｅ ｒｅｔｒｉｅｖａｌ（ＣＢＩＲ），ｗｈｉｃｈ ｉｓ ａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ａｎｄ ｅｆｉｃｉｅｎｔ ｉｍａｇｅ ｒｅｔｒｉｅｖａｌ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｆｉｎｄｉｎｇ ｕｓｅｆｕｌ ｉｍａｇｅｓ ｉｎ ｌａｒｇｅ ｄａｔａｂａｓｅｓ ｏｒ ｏｎ Ｉｎｔｅｍｅｔ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ＰａＤｅｒ，ｓｏｍｅ ｋｅｙ ｉｓｓｕｅｓ ｏｎ ＣＢＩＲ ａｒｅ ｃａｐｔｕｒｅｄ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｆｅａｔｕｒｅ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ，ｓｉｍｉｌａｒ ｍｅａｓｕｒｅ，ｉｎｑｕｉｒｙ
ｗａｙ．ａｎｄ ｉｍａｇｅ ｒｅｔｒｉｅｖａｌ ｉｎ ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ—ｄｏｍａｉｎ．Ｔｈｅ ｏｐｅｎ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｉｓｓｕｅｓ ｉｎ ｔｈｉｓ ｆｉｅｌｄ ａｒｅ ａｌｓｏ ｐｏｉｎｔｅｄ ｏｕｔ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｃｏｎｔｅｎｔ．ｂａｓｅｄ ｉｍａｇｅ ｒｅｔｒｉｅｖａ１：Ｐｒ０ｓｐｅｃｔ
一、基于内容的图像检索技术综述
伴随着多媒体技术、网络技术和信息数字化处理的高新技术
的飞速发展，互联网上的多媒体信息迅速膨胀，与此同时计算机
所能处理的信息媒体范围也迅速扩大。一方面，图像作为一种内
容丰富、表现直观的媒体，已经应用在各类领域；另一方面，人
们面对越来越多的各种各样的图像信息，如何在这些海量图像信
息中检索出自己需要的部分，是近年来网络信息处理已经面临的
“瓶颈”，已成为国内外多媒体检索研究的热点之一。 传统的数据库检索采用基于关键词或描述性文本的检索方
式，查询时需要指明文本特征，要求用户对文本特征的描述具有
一定的准确性和规范性。但是由于图像内容的丰富内涵以及人们
对图像内容进行抽象的主观性，图像的视觉特征难以用关键字来
描述。因此不能客观反映图像内容的多样性，而且其数学模型、
系统结构、查询方式及用户接口等也不具备有效管理和检索图像
数据的能力，使得这种方法往往不能满足人们的需要，具体表现
为：１．不能有效管理具有时空关系的多媒体数据，会直接影响到
数据库的数据模型和索引方式；２．没有图像特征提取的工具，无 法对图像进行内容的识别和解释；３．缺乏能表达图像特征多样性
的查询方式，图像的许多特征并不能用简单的数值和字符来精确
表达。
基于内容的图像检索（Ｃｏｎｔｅｎｔ—Ｂａｓｅｄ Ｉｍａｇｅ Ｒｅｔｒｉｅｖａｌ，简
称ＣＢＩＲ）是一种新的检索技术，是指直接根据描述媒体对象内容
的各种特征进行检索，它能从数据库中查找到具有指定特征或含
有特定内容的图像（包括视频片段），它区别于传统的基于关键字
的检索手段，融合了图像理解、模式识别、计算机视觉等技术， 能够满足用户对多媒体数据进行语意分析、表达和特征检索的要
求。基于内容的图像检索主要具有如下特点：ｌ＿直接从媒体内容
中提取信息线索；２．基于内容的检索是一种近似匹配，这一点与
常规数据库检索的精确匹配方法有明显不同；３．特征提取和索引 建立可由计算机自动实现，避免了人工描述的主观性，也大大减
少了工作量；４．整个过程是一个逐步逼近和相关反馈的过程。 因此，在网络与信息高速发展的今天，由于不再是仅仅要求
数据库和其它信息系统能对图像、视频和声音等媒体进行存储和 基于关键字的检索，而且还要对多媒体数据的内容进行语义分
析，以达到更深的检索层次。基于内容的多媒体信息检索作为一
种特别强调其信息的新颖性、实用性和广泛性新型的检索技术成
为发展趋势。一些研究机构对ＣＢＩＲ进行了深入的研究，并开发
了相应的检索系统，例如ＱＢＩＣ、Ｖｉｒａｇｅ。
二、总结与展望 ・
当前，多媒体信息已成为人类信息表示的主要方式和内容。
在这种形势下，信息访问和查询方式将向着以多媒体信息检索为 主的方向发展。对海量信息查询，必须有一个有效、快速的搜索
引擎。目前的文本搜索引擎对文本信息的查找起着举足轻重的作
用，而对于图像信息来说，就必须研究基于内容的图像检索技术，
本文对目前的研究现状进行了阐述。虽然研究已取得很大进展，
并且还开发了许多ＣＢＩＲ系统，但离真正的实用阶段还有一定的
距离，还有许多问题需要进一步深入研究：
（一）数据模型
目前，许多研究关注的是图像的特征提取及检索匹配算法， 虽然方法很多，但没有一个统一的模型。数据模型是基于内容的
图像检索系统的核心，模型决定了系统的查询和检索能力。建立
的数据模型要能够充分反映媒体对象的内容，反映与领域无关、
能够有效支持存储的物理特征和逻辑特征。图像数据检索模型的
研究将设计图像内容描述的定义、图像内容描述的操作、图像内
容的描述查询、图像描述的存储、组织和编码。
（二）特征提取和语义获取
需要易用的能对原始特征进行抽取的自动工具和获取逻辑
特征的半自动工具用于开发大型、实用的多媒体信息检索系统。
另外，还需要新的特征表示方法，如基于分形或小波的特征数学 表示。
（三）高维索引
许多检索算法的实验数据仅仅几百个或上千个，虽然采用了
顺序搜索，但感觉不出检索的响应时间。而对于大型的图像数据 库，则肯定要建立索引。因为内容特征，尤其是在集成的检索中，
特征矢量高达１０２级，大大多于常规数据库的索引能力。因此，
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