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专利号: 2021100693490
申请人: 佳木斯大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于图像信息提取与改进EMD距离的图像检索方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤a、对待检索图像以及图像库图像进行降维处理;

步骤b、网络结构设置并提取降维之后的图像语义信息;

步骤c、改进EMD距离;

步骤d、将改进的EMD距离用于图像相似性度量中;

步骤a的具体步骤如下:

步骤a1:得到标准化数据矩阵 ;

根据图像的数据 ,得到特征空间的标准化数据矩阵,;

其中,是样本数, 是得到的标准数据矩阵, 是原始数据在特征空间H的像;

标准数据化矩阵的特征方程可表示为: ;

其中,是标准数据化矩阵的特征值,是标准数据化矩阵的特征向量;

步骤a2:计算核矩阵;

将标准数据化矩阵获得的最大特征值 所对应的特征向量 生成特征空间中第一个主成分,得到特征向量 ,在标准数据化矩阵的两边同时点乘映射向量,进行内积运算,并得到核矩阵 ;

步骤a3:得到降维数据;

步骤b的具体步骤如下:

步骤b1:网络结构设置;

卷积神经网络主要由四层结构组成,一至三层为卷积神经网络的基本,每一层都由卷积层和池化层组成,最后一层为全连接层,选用softmax分类器;在该网络结构中,激活函数选择激活函数选择“Relu”,池化层选择最大池化;第一层到第三层卷积核的个数依次为10,

60,100,全连接层神经单元个数设置为500;

步骤b2:提取降维之后的图像语义信息将步骤a获得的降维之后的图像作为卷积神经网络的原始数据,输入的影像块大小为,第一层到第三层的卷积核大小依次设置为 、 、 ,池化尺寸都选择为,最后的输出层的个数为输入数据类别的个数,与训练样本中类别个数一致,最后得到图像的语义信息;

步骤c的具体步骤如下:

步骤c1:写出代价函数的方程形式:;

其中, 是代价函数, 为设计参数阈值;x是代价函数中与参数阈值相比较的未知量;t是代价函数中变量参数的标识;

步骤c2:用改进的EMD距离代替传统EMD距离:改进的陆地移动距离为:

其中,N为待检索图像特征中的最大值;

M为图像数据库中某幅图像特征的最大值;

H(X,Y)为待检索图像与图像数据库中某幅图像之间的改进的陆地移动距离;

X为待检索图像特征集合;

Y为图像数据库中某幅图像特征集合;

h(xi,yi)的含义是: 为图像特征集合 中的特征分量 到图像数据库中某幅图像特征集合 中特征分量 的欧式距离;

其中,约束条件如下:

 ,

 ,

其中, 为特征分量 和特征分量 间的最优权重系数;

为集合中 特征分量 的权重值;

为集合 中特征分量 的权重值;

步骤d的具体步骤如下:

根据步骤b得到的图像语义信息,用改进的EMD距离作为图像特征的相似性度量距离函数,将得到的相似性度量结果按照降序排列,得出检索结果;在步骤a3中,求解核矩阵 的特征值和特征向量, 的特征值满足 ,对应的特征向量为 ,当前个特征值累加和与特征值总和的比值大于阈值0.85时,即 ,完成原始图像的特征降维;

其中, 为图像特征集合 中的特征分量 到图像数据库中某幅图像特征集合中特征分量 的欧式距离; 为集合中 特征分量 的权重值; 为集合 中特征分量 的权重值; 是归一化因子; 是特征分量 和特征分量 间的最优权重系数。