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范文一：基于顏色特征的藏毯圖像檢索研究與實(shí)現(xiàn)
摘要：針對(duì)國內(nèi)外還沒有可供研究人員和公眾使用的藏毯類非物質(zhì)文化遺產(chǎn)數(shù)字化資源平臺(tái)這一狀況，分析了在藏毯圖像中運(yùn)用基于內(nèi)容的圖像檢索系統(tǒng)技術(shù)的可行性。通過對(duì)藏毯圖像的顏色特征分析，針對(duì)傳統(tǒng)HSV顏色空間量化的缺陷，使量化更為有效，把HSV顏色空間量化成188維，實(shí)現(xiàn)了在基于JAVA的框架中計(jì)算顏色直方圖的方法，采用相似距離衡量直方圖的相似度。考慮時(shí)間消耗并通過查準(zhǔn)率的比較，藏毯圖像檢索的查準(zhǔn)率明顯提高。
關(guān)鍵詞：藏毯;量化;特征;圖像
引言
藏毯在藏族傳統(tǒng)藝術(shù)的基礎(chǔ)上，吸收、融合了漢族、國外宗教藝人的精華，并且形成了具有自己獨(dú)特的藏族藝術(shù)風(fēng)格的工藝美術(shù)品，其圖案設(shè)計(jì)和色彩源于藏傳佛教文化，藝術(shù)價(jià)值極高，是珍貴的非物質(zhì)文化遺產(chǎn)。隨著近年來非物質(zhì)文化遺產(chǎn)保護(hù)工作的不斷深入，以及非物質(zhì)文化遺產(chǎn)數(shù)字化、信息化的科技進(jìn)步，全國各地非物質(zhì)文化遺產(chǎn)數(shù)據(jù)庫建設(shè)步伐不斷加快，在分析藏毯的紋理特征、色彩分布和形狀特征的基礎(chǔ)上，即可以支持基于文字以及圖像屬性的查詢，又可以提取藏毯圖像的關(guān)鍵特征值來實(shí)現(xiàn)基于內(nèi)容的圖像檢索。本文在研究基于內(nèi)容的圖像檢索方法的基礎(chǔ)上，經(jīng)過改進(jìn)，提出了一種針對(duì)藏毯圖像基于HSV顏色空間量化的圖像檢索實(shí)現(xiàn)方法，為藏毯這一非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的保護(hù)和繼承提供了技術(shù)支撐平臺(tái)。
一、基于內(nèi)容的圖像檢索方法
傳統(tǒng)的基于文本的圖像檢索技術(shù)，主要利用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)對(duì)圖像采用人工描述并進(jìn)行管理和檢索，通過圖像的描述文字和用戶輸入的關(guān)鍵字進(jìn)行比較，但由于人工標(biāo)注效率低和自身的主觀偏差性，比較的結(jié)果不僅效果差，而且不能對(duì)圖像中所包含的顏色、紋理等不能用文本信息標(biāo)注的特征進(jìn)行檢索。基于內(nèi)容的圖像檢索(Content-Based ImageRetrieval，CBIR)近年來已成為提高圖像檢索的有效手段�；贑BIR技術(shù)的圖像檢索系統(tǒng)，采用相似性匹配算法計(jì)算關(guān)鍵圖像特征與特征庫中圖像特征的相似度，然后按照相似度從大到小的順序?qū)⑵ヅ鋱D像反饋給用戶。用戶可根據(jù)自己的滿意程度，選擇是否修改查詢條件，繼續(xù)查詢，以達(dá)到令人滿意的查詢。CBIR的實(shí)現(xiàn)依賴于兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)：圖像特征提取和匹配，圖像特征提取分為低層視覺和語義內(nèi)容，比較成熟的檢索算法大部分是基于圖像的低層特征，即利用圖像的顏色、紋理、形狀、空間關(guān)系特征來檢索。在基于內(nèi)容的圖像檢索中，顏色作為圖像的重要視覺信息已成為圖像內(nèi)容組成的基本要素，顏色特征成為在基于內(nèi)容的圖像檢索中最早、最廣泛使用的視覺特征，目前常用的顏色特征包括顏色直方圖、顏色距、顏色聚合向量、顏色協(xié)方差矩陣等。紋理是物體表面的結(jié)構(gòu)模式，反映了圖像中同質(zhì)現(xiàn)象的視覺特征，它體現(xiàn)了物體表面的具有緩慢變化或者周期性變化的表面結(jié)構(gòu)組織排列屬性，其本質(zhì)是刻畫像素的鄰域灰度空間分布規(guī)律，典型的分析方法有：空間域紋理分析、頻率域紋理分析、空間/頻率域聯(lián)合紋理分析和基于分形模型的紋理分析方法。對(duì)于某些紋理和顏色信息不夠豐富的圖像來說，基于顏色和紋理的方法就無法滿足檢索需要，這是可借助于形狀特征來描述，形狀是最難描述的圖像特征，它不隨周圍環(huán)境，如顏色的變化而變化，是物體的穩(wěn)定特征。基于形狀特征的圖像檢索主要是檢測(cè)或分割出目標(biāo)輪廓，并針對(duì)其進(jìn)行形狀特征的提取或直接針對(duì)圖像尋找適當(dāng)?shù)氖噶刻卣�，目前基于形狀特征的圖像檢索主要有基于輪廓和基于區(qū)域的方法�？臻g關(guān)系指圖像中分割出來的多個(gè)目標(biāo)之間相互的空間位置或相對(duì)方向關(guān)系，通常分為兩類：相對(duì)空間位置信息和絕對(duì)空間位置信息。提取圖像空間關(guān)系特征有兩種方法：一種方法是對(duì)圖像進(jìn)行自動(dòng)分割，根據(jù)劃分出的對(duì)象或顏色區(qū)域提取圖像特征，并建立索引;另一種方法是簡單將圖像均勻地劃分為若干規(guī)則區(qū)域后分別提取特征，并建立索引。
二、顏色特征
顏色是彩色圖像最底層、最直觀的物理特征，是一種全局特征，它描述了圖像或圖像區(qū)域所對(duì)應(yīng)的景物的表面性質(zhì)。作為圖像最直觀而明顯的特征，顏色特征是基于像素點(diǎn)的特征，所有屬于圖像或圖像區(qū)域的像素都有各自的貢獻(xiàn)。相對(duì)于其它的圖像特征如紋理和形狀來講，顏色特征非常穩(wěn)定，不局限于圖像的大小和方向，并且對(duì)于旋轉(zhuǎn)、平移、尺度變化，甚至各種變形都不敏感，表現(xiàn)出相當(dāng)強(qiáng)的魯棒性，因此在基于內(nèi)容的圖像檢索中發(fā)揮著重要的作用，這也使得顏色特征成為圖像檢索中應(yīng)用最為廣泛的底層視覺特征。
2.1 顏色模型
顏色空間也稱彩色模型， 它的用途是在某些標(biāo)準(zhǔn)下用通�？山邮艿姆绞綄�(duì)彩色加以說明。本質(zhì)上，彩色模型是坐標(biāo)系統(tǒng)和子空間的闡述。RGB色彩模式是工業(yè)界的一種顏色標(biāo)準(zhǔn)，在RGB模型中，RGB即是代表紅、綠、藍(lán)三個(gè)通道的顏色，通過對(duì)紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)三個(gè)顏色通道的變化以及它們相互之間的疊加來構(gòu)成了所有顏色，是目前運(yùn)用最廣的顏色系統(tǒng)之一。將這三種顏色劃分成256(0-255)個(gè)等級(jí)，這三原色光以不同的比例復(fù)合后，對(duì)人的眼睛可以形成與各種頻率的可見光等效的色覺。目前大部分的數(shù)字圖像都是用這種顏色空間表達(dá)的，然而，RGB空間結(jié)構(gòu)并不符合人們對(duì)顏色相似性的主觀判斷，故而采用符合人們對(duì)顏色主觀認(rèn)識(shí)的HSV模型。HSV(hue，saturation，value)模型對(duì)用戶來說是一種直觀的顏色模型，直接對(duì)應(yīng)于人眼的視覺特征，H表示色度、S表示飽和度、V表示亮度。HSV模型對(duì)應(yīng)于一個(gè)圓錐形子集，包含RGB模型中的R、G、B三個(gè)面。色度H定義為繞圓錐中心軸的角度，取值范圍為0°～ 360°，從紅色開始按逆時(shí)針方向計(jì)算，紅色為0°，綠色為120°，藍(lán)色為240°。飽和度S定義為橫截面圓心到橫截面圓周點(diǎn)的距離，取值范圍為0～1，S取值越大，表示色彩越純，取值越小，表示色彩越灰。亮度V定義為圓錐橫截面的圓心到圓錐頂點(diǎn)的距離，表示色彩的明亮程度，取值范圍為0～1。HSV對(duì)用戶來說是一種直觀的顏色模型。我們可以從一種純色彩開始，即指定色彩角H，并讓V=S=l，然后我們可以通過向其中加入黑色和白色來得到我們需要的顏色。
2.2 顏色特征提取
常用的顏色特征提取方法都建立在顏色直方圖的基礎(chǔ)上，計(jì)算顏色直方圖需要將顏色空間劃分成若干個(gè)小的顏色區(qū)間，每個(gè)小區(qū)間成為直方圖的一個(gè)bin。然后統(tǒng)計(jì)圖像中各種顏色出現(xiàn)的頻數(shù)，在統(tǒng)計(jì)的過程中不關(guān)心顏色所處的空間位置，每一種顏色出現(xiàn)的頻數(shù)對(duì)應(yīng)在相應(yīng)的bin中，最終得到顏色直方圖。在顏色直方圖坐標(biāo)中，橫坐標(biāo)表示顏色柄的劃分值，縱坐標(biāo)表示每個(gè)bin區(qū)間中包含的圖像像素總和。一般來說，bin的數(shù)目越多，直方圖對(duì)顏色的分辨能力就越強(qiáng)，檢索效果也會(huì)越強(qiáng)。但有時(shí)bin數(shù)目越多的顏色空間劃分方法不一定能夠提高檢索效果，那是因?yàn)樵谟械膶?shí)際應(yīng)用中，表示主要顏色的bin能夠表達(dá)圖像中大部分像素的顏色，所以，過多的顏色空間對(duì)主體顏色的貢獻(xiàn)較少，反而加大了計(jì)算負(fù)擔(dān)。除此之外，bin的數(shù)目增加后的顏色直方圖即增加了計(jì)算負(fù)擔(dān)，又不利于在大型圖像庫中建立索引，同時(shí)也帶來了數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)空間的容量問題。直方圖均衡主要用于處理圖像由于過度曝光或者曝光不足造成的前景背景過量或過暗的情況，可以增強(qiáng)圖像的對(duì)比度，擴(kuò)展圖像灰度范圍。本文結(jié)合藏毯圖像的顏色特點(diǎn)，在劃分合適數(shù)量的顏色空間基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)顏色特征的提取，最終提高圖像的檢索效果。
三、傳統(tǒng)的HSV顏色空間非均勻量化
HSV的顏色空間包含三個(gè)分量：H、S、V，對(duì)H、S、V三個(gè)分量進(jìn)行非均勻分割。將色調(diào)H分成8份，飽和度S的范圍由圓心向圓周過渡，將其分為三份，亮度V劃分為Black，Gray，White三份，各自量化區(qū)間為：
HSV顏色空間被劃分為72個(gè)不同的空間區(qū)域，再將三個(gè)簡化后的顏色分量合成一維特征向量值，就將整個(gè)HSV顏色空間量化為72種顏色，減少了HSV顏色空間的有效顏色數(shù)量，簡化了顏色特征提取的復(fù)雜度。通過量化公式I=9H+3S+V計(jì)算，最終得到72柄的一維顏色直方圖，I的取值范圍為[0，71]。
四、一種改進(jìn)的HSV顏色空間量化方法
4.1 HSV顏色空間188維量化
通常而言，在圖像的生成、傳輸、變換過程中，由于受到噪聲的干擾，會(huì)導(dǎo)致圖像輸出質(zhì)量失真，影響對(duì)于圖像的識(shí)別，因此在圖像識(shí)別之前要對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理。藏毯圖案較鮮艷且復(fù)雜，考慮到藏毯圖像顏色特征在整個(gè)空間中的分布狀況，采用顏色量化中的聚類方法，用少量的代表色代表整個(gè)藏毯圖像。雖然采用比較大維的量化可以提高檢索效果，但考慮到計(jì)算量和存儲(chǔ)容量的限制問題，所以使用量化降維方法。為了避免出現(xiàn)某些空間中像素?cái)?shù)量非常稀疏的情況，使量化更為有效，把HSV顏色空間量化成188維，根據(jù)圖像顏色在HSV空間188維中的相同或不同的分布特點(diǎn)，均勻地選取若干個(gè)量化點(diǎn)，然后將其他量化點(diǎn)按顏色相似距離最短的原則組合為一個(gè)聚類，從而達(dá)到既能聚類出代表圖像的顏色又能減少顏色數(shù)目的目的。
范文二：色彩在手機(jī)界面設(shè)計(jì)中的運(yùn)用
隨著通訊時(shí)代和信息時(shí)代的到來，新一輪通訊工具設(shè)計(jì)也層出不窮，手機(jī)作為大多數(shù)人聯(lián)系與通訊的工具幾乎覆蓋了所有人群，不管是老年人，青年人，男人，女人幾乎都有一部屬于自己的手機(jī)，每款手機(jī)都有自己獨(dú)特的界面設(shè)計(jì)，人們選擇購買手機(jī)時(shí)，給人最深刻的第一印象是手機(jī)的外觀形象與手機(jī)的界面色彩，如今世界各國在手機(jī)的硬件層面不斷突破，技術(shù)方面也相對(duì)成熟，當(dāng)下人們更青睞于手機(jī)界面的視覺效果，而色彩是手機(jī)界面效果最直觀的表現(xiàn)形式，它無時(shí)無刻的影響消費(fèi)者的注意力，不同的色彩給人的心理感受是不一樣的，只有合理的利用色彩才可以做出成功的手機(jī)界面。
世界是色彩斑斕的，人們從色彩中體會(huì)自己真實(shí)的感受，手機(jī)界面的色彩一樣能夠給人帶來激情。在手機(jī)界面設(shè)計(jì)中，色彩起著至關(guān)重要的作用，色彩是隨處可見的，文件夾、瀏覽器、圖標(biāo)、文字，它幾乎無處不在。不同的消費(fèi)者對(duì)色彩的喜好和敏感度是不相同的，色彩決定著設(shè)計(jì)的成敗，設(shè)計(jì)師們巧妙的運(yùn)用色彩設(shè)計(jì)給人產(chǎn)生一種心理錯(cuò)覺，從消費(fèi)者角度出發(fā)，抓住消費(fèi)者的心理需求，從而滿足不同的消費(fèi)人群。因此色彩是手機(jī)界面設(shè)計(jì)需要考慮的首要因素。
一、手機(jī)界面中的色彩的認(rèn)知
1.色彩三種模式
當(dāng)我們看見一個(gè)東西時(shí)就能識(shí)別出它的顏色，我們的眼睛能夠識(shí)別顏色，例如：紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫，這些都是色彩名稱，人的第一種反應(yīng)看見他們就可以認(rèn)出它的顏色，色相在英文名中用Hue表示，所以它的簡寫是H。當(dāng)我們識(shí)別顏色時(shí)，同樣的紅玫瑰，有的花朵顏色紅的鮮艷有的不夠鮮艷，因?yàn)樵谏嘁恢碌那闆r下色彩存在第二個(gè)屬性叫做色彩的飽和度也叫色彩的純度，在英文中它的縮寫是S，如果仔細(xì)觀察在色相和純度一致的情況下，色彩還會(huì)有明暗的變化，這是色彩的第三種屬性，我們稱之為明度，在英文縮寫中我們稱之為B，一個(gè)顏色正是因?yàn)橛辛松啵柡投�，明度，這個(gè)顏色才被豐富起來，HSB它只是一種顏色選擇的模式而存在，方便我們直觀認(rèn)識(shí)色彩，它并不是計(jì)算機(jī)色彩模式，而是顏色表現(xiàn)模式，真正對(duì)圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算的是RGB和CMYK。
手機(jī)界面中很多圖標(biāo)都包括紅、綠、藍(lán)三種顏色，這三種顏色是最容易識(shí)別的，分別以它們英文開頭大寫字母R、G、B縮寫來表示，這是光的三原色，是發(fā)光色(圖1)，所有發(fā)光物體都是通過這種方式來顯示，例如：顯示器，投影儀，電視、手機(jī)屏幕都是發(fā)光體，這些光色都是通過RGB顯示的，每一種顏色模式都會(huì)對(duì)應(yīng)一種媒介，HSB對(duì)應(yīng)的媒介是人的眼睛，而RGB對(duì)應(yīng)的媒介是光色即發(fā)光物體，也就是不通過別的光線照射，直接通過空氣傳播就可以到你的眼睛里面。RGB三色相交，中間相交部分得出另一種模式CMYK，我們的手機(jī)界面是顯示在屏幕上，因此我們最常用的是RGB模式，這種模式最常用在顯示器上。
CMYK模式主要是在印刷中需要用到，CMYK指的是色的三原色，也指印刷三原色，(圖2)分別是青、品紅、黃，理論上我們通過CMY的配比是可以得到黑色，但是在實(shí)際工藝中我們是達(dá)不到非常之純的油墨，因?yàn)樗鼤?huì)有雜質(zhì)，只要有雜質(zhì)它就不會(huì)充分的融合交融在一起，所以它不可能得到真正意義上的黑顏色，CMY是得不出真正的黑顏色的，因此加入了一種黑色油墨方便印刷，BLACK，已經(jīng)被RGB所使用，我們用 K來表示黑色，我們印刷時(shí)是通過油墨印刷，這三種顏色通過油墨不同濃淡和配比可以得出更多豐富的顏色，CMYK是光反射到紙張上產(chǎn)生了一定的吸收和漫反射之后再回到人們的眼睛里，在手機(jī)界面設(shè)計(jì)中CMYK模式不適合使用，它適合用來制作印刷設(shè)計(jì)品，RGB模式相對(duì)CMYK模式更適合使用，它是手機(jī)界面設(shè)計(jì)的重中之重。
2.色彩的分類
色彩分為無彩類和有彩類兩種，在色彩中，白色、黑色、以及由黑白兩色相融而成的各種深淺不同的灰色稱為無彩類。它們不包括在可見光譜中，不能稱為色彩，但從視覺上來講，它們有完整的色彩性質(zhì)，應(yīng)包括在色彩體系中。過去傳統(tǒng)的手機(jī)還沒進(jìn)入智能化時(shí)代，那時(shí)手機(jī)界面都是黑白灰三種色彩，屬于無彩類界面。
隨著技術(shù)的改進(jìn)，手機(jī)界面步入彩色化，各種美觀的界面層出不窮，與無彩類對(duì)應(yīng)的有彩類是指紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫等基本顏色，這些基本顏色之間不同量的配比會(huì)產(chǎn)生無數(shù)種顏色，無彩色和基本色混合所產(chǎn)生的顏色都屬于有彩類。隨著信息時(shí)代和商業(yè)化時(shí)代的到來，有彩類的界面必將成為未來趨勢(shì)的主打界面。
二、色彩在手機(jī)界面中的影響
1.不同年齡影響
色彩主題設(shè)計(jì)已經(jīng)逐漸成為手機(jī)界面創(chuàng)造過程中不可或缺的基因，色彩影響著人們的視覺注意力更大程度的激發(fā)用戶購買的欲望，在手機(jī)界面設(shè)計(jì)時(shí)，界面的色彩需要針對(duì)不同年齡的用戶，不同的年齡對(duì)于色彩的選擇和喜好是不同的，在研究中發(fā)現(xiàn)色彩偏好基本上很難達(dá)成一致的結(jié)論。
對(duì)于兒童而言，在幼兒時(shí)期，小朋友認(rèn)識(shí)的字有限，五彩斑斕的顏色更能吸引它們的注意力，豐富多樣的顏色使它們的性格更加自信開朗，為它們的視覺發(fā)育提供一定的推動(dòng)力。兒童手機(jī)的界面色彩選擇要緊扣兒童的心理，采用一些能突出兒童喜好的顏色。
青年人洋溢著青春活力的氣息，它們更加注重個(gè)性和時(shí)尚，以它們?yōu)橹黝}的手機(jī)界面用色偏向于亮色系列，比如橙色，橙色是僅次于紅色波長光波的暖調(diào)色彩，它使人感到歡快活潑、興奮不安，具有啟發(fā)人積極向上的作用。
隨著信息時(shí)代的到來，老年人與在外工作的子女溝通加劇，手機(jī)在老年市場(chǎng)也十分活躍，老年人是一個(gè)特殊的群體，通常情況下，它們傾向于安逸平靜的色彩，平靜的色彩不會(huì)造成緊張的心理情緒，有利于它們的身心健康，在選擇產(chǎn)品時(shí)它們不喜歡過于激烈濃度較高的色彩界面，選擇使人感到平和舒服的色彩更符合老年人的審美。
2.不同性別的影響
男人通常比較愛運(yùn)動(dòng)，執(zhí)著，自信，個(gè)性沉穩(wěn)，比女人更加理智，在選擇界面時(shí)偏向冷色系，酷一點(diǎn)的界面，在色彩上往往使用了比較理性的色彩，比如藍(lán)色，黑色，來顯示男性的高格調(diào)氣質(zhì)。
女人通常比較感性、浪漫，粉色系列往往受到很多女士的歡迎，各大手機(jī)界面不斷以粉色作為攻勢(shì)，粉色是一個(gè)有著大自然溫和而柔美的顏色，粉色系列的界面沒有紅色的張狂，沒有白色的內(nèi)斂，它有著樸素迷離的委婉，嬌滴滴的柔情，隱隱綽綽的愛戀，粉色界面相比其他顏色更能吸引女性。
3.不同性格的影響
色彩是情感的語言，色彩對(duì)人的心理和生理影響很大，性格不同的人對(duì)色彩的偏好各不相同，一個(gè)人所偏好的顏色常�？梢耘袛嗥湫愿�，根據(jù)調(diào)查，喜歡紅色的人：性格耿直，喜歡張揚(yáng)，以自我為中心，反應(yīng)敏銳，感情多變。喜歡橙色的人：坦率，熱情，性格開朗，自控能力較弱。喜歡黃色的人：勤奮進(jìn)取，責(zé)任心強(qiáng)，善于同別人相處，辦事有條理。喜歡藍(lán)色的人：內(nèi)向，孤僻，沉默，不求名利。
4.不同區(qū)域文化的影響
在不同的國家，不同的地區(qū)，人們對(duì)色彩感知，往往受到風(fēng)俗習(xí)慣和文化的影響，食物的構(gòu)成方式也有所差異。但在同一區(qū)域，色彩的風(fēng)格和表現(xiàn)形式會(huì)存在很多共性，就整體而言西方國家偏好于色彩明度比較低純度較低，趨于理性的手機(jī)界面設(shè)計(jì)。
三、色彩在手機(jī)界面中遵循的法則
1.色彩統(tǒng)一法則
在一個(gè)界面中，畫面的色彩千變?nèi)f化，使用色彩塑造手機(jī)界面設(shè)計(jì)時(shí)，必須按照色彩的配置原則使用色彩，如果整個(gè)手機(jī)界面的色彩呈現(xiàn)毫無規(guī)律、多種顏色雜亂疊加時(shí)，那么這樣的界面無法使人產(chǎn)生美感。從而，需要有某種能夠統(tǒng)籌全局的東西，使畫面在變化與統(tǒng)一中有機(jī)的保持整體與和諧的關(guān)系，才能是消費(fèi)者獲得藝術(shù)的美感享受。