Tìm hiểu phương pháp tra cứu ảnh theo nội dung

Đại học Thái Nguyên Khoa công nghệ thông tin Lê Hồng Phong Tìm hiểu ph-ơng pháp tra cứu ảnh theo nội dung Luận văn thạc sĩ công nghệ thông tin Thái Nguyên - 2010 Đại học Thái Nguyên Khoa công nghệ thông tin Lê Hồng Phong Tìm hiểu ph-ơng pháp tra cứu ảnh theo nội dung Chuyên ngành : Khoa học máy tính Mã số : 60.48.01 Luận văn thạc sĩ công nghệ thông tin Ng-ời h-ớng dẫn khoa học PGS.TS Ngô Quốc Tạo Thái Nguyên - 2010 LI CAM OAN Tụi xin cam oan ton b ni dung bn lun theo ỳng ni dung cng cng nh ni dung m cỏn b hng dn giao cho Ni dung lun ny l tụi t su tm, tra cu v sp xp cho phự hp vi ni dung yờu cu ca ti Ni dung lun ny cha tng c cụng b hay xut bn di bt k hỡnh thc no v cng khụng c chộp t bt k mt cụng trỡnh nghiờn cu no Tt c phn mó ngun ca chng trỡnh u tụi t thit k v xõy dng, ú cú s dng mt s th vin chun v cỏc thut toỏn c cỏc tỏc gi xut bn cụng khai v phớ trờn mng Internet Nu sai tụi xin tụi xin hon ton chu trỏch nhim Thỏi Nguyờn, thỏng 10 nm 2010 Ngi cam oan Lờ Hng Phong S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MC CC CH VIT TT Ch Dng y vit tt PWT TWT Ngha ting Vit Pyramid-structured Wavelet Bin i dng súng kiu hỡnh Transform chúp Tree-structure Wavelet Transform Bin i dng súng kiu hỡnh cõy SAR Simultaneous Auto Regressive T thoỏi lui ng thi MRF Markov Random Field Trng ngu nhiờn Markov DC Direct Current Thnh phn mt chiu AVR Average Rank Th hng trung bỡnh MRR Modified Retrieval Rank Th hng tra cu sa i Average Normalized Modified Th hng tra cu sa i v Retrieval Rank chun hoỏ trung bỡnh GCH Global Color Histogram Biu mu ton cc LCH Local Color Histogram Biu mu cc b ANMRR S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn M U Nhng nm gn õy, nh s ngy cng thu hỳt c s quan tõm ca nhiu ngi, mt phn l cỏc thit b thu nhn nh s ngy cng ph bin v cú giỏ c phự hp, cho phộp nhiu ngi cú th s hu v s dng Mt khỏc cỏc cụng ngh ch to thit b lu tr luụn c ci tin cho i cỏc thit b lu tr cú dung lng ln v giỏ thnh h lm cho vic lu tr nh di dng cỏc file tr nờn ph bin Thờm na l s phỏt trin ca mng Internet lm cho s lng nh s c a lờn lu tr v trao i qua Internet l rt ln Tuy nhiờn s lng nh c lu tr tr nờn rt ln thỡ l phi cú nhng phng phỏp t chc c s d liu nh tt cựng vi nhng k thut tỡm kim, tra cu nh hiu qu, cú chớnh xỏc cao v cú hiu nng tt Vic tỡm kim c mt bc nh mong mun hng triu bc nh thuc loi ch khỏc l rt khú khn Khi s lng nh mt b su cũn ớt, vic nhn din mt bc nh hay vic so sỏnh s ging v khỏc gia nhiu bc nh cú th thc hin c bng mt thng, nhiờn cú s lng rt ln nh thỡ vic so sỏnh bng mt thng l rt khú khn, ũi hi phi cú nhng phng phỏp hiu qu v chớnh xỏc hn Trong thc t, bi toỏn tra cu nh s cú rt nhiu ng dng quan trng Vớ d nh lnh vc ngõn hng vic so sỏnh ch ký ca khỏch hng vi mu ch ký ó c lu tr sn cú th thc hin rt nhanh v chớnh xỏc nu cú c mt phn mm so sỏnh mu ch ký tt Thc t hin ti cỏc ngõn hng Vit nam ngi ta phi s dng phng phỏp so sỏnh bng mt thng vỡ vic so sỏnh ch ký bng phn mm cha thc hin c Mt vớ d khỏc l bi toỏn qun lý biu trng (logo) lnh vc s hu trớ tu Khi mt n v mun ng ký logo riờng cho n v ca mỡnh thỡ c quan qun lý phi tin hnh ỏnh giỏ xem mu logo ú ó c s dng hay cha hoc cú tng t vi mu logo no ú ang c s dng hay khụng Trong trng hp ny nu s dng mt thng duyt thỡ s S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn tn rt nhiu thi gian, nu cú cỏc phn mm cho phộp tỡm kim c s d liu nh cú sn nhng biu trng tng t vi biu trng mu thỡ vic ỏnh giỏ s tng t s d dng hn nhiu Cỏc ng dng phc hn nh so sỏnh mu võn tay, tỡm kim nh ti phm v.v l nhng bi toỏn tra cu nh c ỏp dng ngnh khoa hc hỡnh s Vỡ vy, vic xõy dng cỏc h thng tỡm kim v xp hng nh l rt cn thit v thc t ó cú nhiu cụng c tỡm kim nh thng mi xut hin Cỏc cụng c tỡm kim nh thng da vo hai c trng chớnh l bn i kốm nh hoc ni dung nh Trc nm 1990, ngi ta thng s dng phng phỏp tra cu nh theo bn (Text Based Image Retrieval) Theo cỏch ny ngi ta s gỏn cho mi bc nh mt li chỳ thớch phự hp vi ni dung hoc mt c im no ú ca nh, sau ú vic tra cu nh c thc hin da trờn nhng li chỳ thớch ny Phng phỏp ny khỏ n gin Tuy nhiờn, vic tỡm kim ch da vo bn i kốm cũn cú nhiu nhp nhng gia ni dung hin th nh v ni dung bn i kốm nh quỏ trỡnh tỡm kim Vớ d, vi truy Apple, mỏy tỡm kim khú phõn bit c ngi dựng mun tỡm hỡnh nh qu tỏo hay logo ca hóng Apple Bờn cnh ú phng phỏp tra cu nh da theo bn khụng th ỏp dng tra cu cỏc c s d liu nh cú s lng nh ln v kt qu tra cu thỡ mang tớnh ch quan v cm ng cnh Mt s cụng c tỡm kim nh theo bn i kốm nh: google Image Search, Yahoo!, MSN, Mt nhng phng phỏp c nhiu ngi quan tõm nghiờn cu hin l phng phỏp Tra cu nh da theo ni dung (Content Based Image Retrieval) í tng phng phỏp ny l trớch chn cỏc c im da vo ni dung trc quan ca nh nh mu sc, kt cu, hỡnh dng v b cc khụng gian ca nh lm c s cho vic tra cu, sp xp, t chc c s d liu nh Mt s h thng tra cu nh ni ting nh QBIC (IBM), Virage (Virage Inc.), Photobook (MIT), S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn VisualSEEK (Columbia University) ó ỏp dng khỏ thnh cụng phng phỏp tra cu ny [7],[16],[17] Ni dung ca ti ny gii thiu c s lý thuyt v cỏc ng dng chớnh ca mt s phng phỏp tra cu nh, ú i sõu vo gii thiu phng phỏp tra cu nh theo ni dung Trờn nhng c s ú tin hnh th nghim mt phng phỏp c th xõy dng mt chng trỡnh phn mm tra cu nh cho phộp c vo mt nh mu v tỡm kim nhng nh tng t vi nh mu mt hp cỏc nh cho trc theo hai c im l hỡnh dng v mu sc ca nh Ni dung lun ngoi phn m u gm cú ba chng: Chng 1: Trỡnh by tng quan tra cu nh, gii thiu s lc mt s phng phỏp tra cu nh v mt s h thng tra cu nh tiờu biu Chng 2: Gii thiu chi tit v mt s phng phỏp trớch chn c trng nh Chng 3: Gii thiu mt ng dng ca phng phỏp tra cu nh theo ni dung; nhng hn ch v kh nng m rng ca chng trỡnh ng dng ú S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn CHNG I: TNG QUAN V TRA CU NH 1.1 Tra cu nh Nhng nm gn õy, tra cu nh s nhn c s quan tõm ngy cng ln Nguyờn nhõn mt phn l s phỏt trin ca cụng ngh ch to thit b thu nhn v lu tr nh s cng nh s phỏt trin mnh m ca mng Internet Ngi s dng nhiu lnh vc khỏc cú c hi truy cp v s dng cỏc kho lu tr nh thuc loi ch v vi nhiu kiu nh dng nh khỏc Tuy nhiờn ngi ta cựng nhn thy rng vic tỡm c mt bc nh mong mun b su nh a dng cú kớch thc ln l rt khú khn Tra cu nh l mt quỏ trỡnh tỡm kim mt c s d liu nh nhng nh tho mt yờu cu no ú Vớ d, ngi s dng cú th tỡm kim tt c cỏc nh v ch v bin mt c s d liu nh hoc mt ngi s dng khỏc li mun phõn loi c s nh ca mỡnh thnh cỏc b su cú ch khỏc Mt vớ d khỏc v tra cu nh l mt ngi mun tỡm tt c cỏc nh tng t vi mt bc nh mu no ú mt c s d liu nh Vn tra cu nh ó c nhỡn nhn rng rói v vic tỡm kim cỏc gii phỏp cho ny tr thnh mt lnh vc rt sụi ng, thu hỳt s quan tõm ca nhiu nh nghiờn cu v phỏt trin Nhng k thut tra cu nh s ó c nghiờn cu t cui nhng nm 70 ca th k 20 Nm 1979 mt cuc hi tho chuyờn v "Cỏc k thut t chc c s d liu cho cỏc ng dng ho" c t chc thnh ph Florence, Italia T ú n nay, kh nng ng dng cao ca cỏc k thut qun lý c s d liu nh ó thu hỳt s quan tõm ca nhiu nh nghiờn cu [7] 1.2 Mụ hỡnh h thng tra cu nh theo ni dung Phng phỏp tra cu nh theo ni dung (Content-Based Image Retrieval) s dng cỏc ni dung trc quan ca nh nh mu sc, hỡnh dng, kt cu (texture) v phõn b khụng gian th hin v ỏnh ch s cỏc nh [7] Trong mt h thng tra S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn cu nh theo ni dung in hỡnh (hỡnh v 1.1) cỏc ni dung trc quan ca nh c trớch chn v mụ t bng nhng vộct c trng nhiu chiu Tp hp cỏc vộct c trng ca cỏc nh mt c s d liu nh to thnh c s d liu c trng Quỏ trỡnh tra cu nh c tin hnh nh sau: ngi s dng cung cp cho h thng tra cu mt nh mu c th hoc hỡnh v phỏc tho ca i tng nh cn tỡm Sau ú h thng s chuyn nhng mu ny thnh cỏc vộc t c trng v tớnh toỏn s ging (hay tng t) gia vộc t c trng ca nh mu v vộc t c trng ca cỏc nh c s d liu Sau cựng vic tra cu c tin hnh vi s tr giỳp ca cỏc s ỏnh ch s S dng s ỏnh ch s l cỏch hiu qu tỡm kim cỏc c s d liu nh Mt s h thng tra cu nh mi phỏt trin gn õy cũn tớch hp c chc nng x lý phn hi ca ngi s dng ci tin cỏc qui trỡnh tra cu v nhng kt qu tra cu tt hn Phn hi thớch hp Ngi s dng To truy C s D liu nh Mụ t Ni dung Trc quan Mụ t Ni dung Cỏc Vector c trng ỏnh giỏ tng t C s D liu c trng Tra cu v ỏnh ch s Trc quan u Kt qu tra cu Hỡnh 1.1: Mụ hỡnh h thng Tra cu nh theo ni dung S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Trong mụ hỡnh ny, ngi s dng s to truy bng cỏch chn mt nh mu mt c s d liu nh cho trc hoc phỏc tho mt hỡnh v mụ t i tng nh cn tỡm bng cỏch s dng mt giao din ho ca h thng nh mu ú c a qua mụ t ni dung trc quan, ú ngi ta s dng mt phng phỏp mụ t ni dung trc quan no ú trớch chn mt c im ni dung trc quan xõy dng thnh mt vộc t c trng Vộc t c trng ca nh mu s c so sỏnh vi vộc t c trng tng ng ca cỏc nh c s d liu nh Kt qu ca phộp so sỏnh l mt ch s ỏnh giỏ tng t gia nh mu v nh ly so sỏnh Da vo ch s tng t tớnh toỏn c trờn, h thng s sp xp cỏc nh tỡm c c s d liu nh theo mt s ỏnh ch s no ú Danh sỏch cỏc nh tỡm c (ó c sp xp) c a u ca h thng 1.3 Mt s h thng tra cu nh theo ni dung tiờu biu 1.3.1 H thng QBIC (Query By Image Content) H thng QBIC ca hóng IBM l mt h thng tra cu nh thng mi u tiờn v ni ting nht s cỏc h thng tra cu nh da trờn ni dung Nú cho phộp ngi s dng tra cu nh da vo mu sc, hỡnh dng v kt cu QBIC cung cp mt s phng phỏp: Simple, Multi-feature, v Multi-pass Trong phng phỏp truy Simple ch s dng mt c im Truy Multi-feature bao gm nhiu hn mt c im v mi c im u cú trng s nh sut quỏ trỡnh tỡm kim Truy Multi-pass s dng u ca cỏc truy trc lm c s cho bc tip theo Ngi s dng cú th v v ch nh mu, kt cu mu ca hỡnh nh yờu cu Trong h thng QBIC mu tng t c tớnh toỏn bng o bỡnh phng s dng biu mu k phn t v mu trung bỡnh c s dng nh l b lc ci tin hiu qu ca truy [4] S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read ...Đại học Thái Nguyên Khoa công nghệ thông tin Lê Hồng Phong Tìm hiểu ph-ơng pháp tra cứu ảnh theo nội dung Chuyên ngành : Khoa học máy tính Mã số : 60.48.01 Luận văn thạc sĩ công... cam oan ton b ni dung bn lun theo ỳng ni dung cng cng nh ni dung m cỏn b hng dn giao cho Ni dung lun ny l tụi t su tm, tra cu v sp xp cho phự hp vi ni dung yờu cu ca ti Ni dung lun ny cha tng... tõm ca nhiu nh nghiờn cu [7] 1.2 Mụ hỡnh h thng tra cu nh theo ni dung Phng phỏp tra cu nh theo ni dung (Content-Based Image Retrieval) s dng cỏc ni dung trc quan ca nh nh mu sc, hỡnh dng, kt cu