4. 画像の内容検索
(マルチメディアデータベース序論,全6回)
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金子邦彦
https://www.kkaneko.jp/de/multimediadb/index.html
Content-Based Image Retrieval
• 画像(静止画像/ビデオ)の「内容」による検索
• 検索条件
• Perceptual property
• Color, Texture, Shape
Spatial Layout, Motion Feature(ビデオ)
• Semantic Primitives
• Objects, Roles, Scenes,
• Subjective Attributes
• Impressions, Emotions
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静止画像の Perceptual Property
• Visual property
• Color
• Texture
• Shape
• Motion Feature
• Spatial Layout
• 位置(absolute position)
• 大きさ (size)
• 関係(spatial relationship) : 相対的な位置関係
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ユーザ
インタフェース
ユーザ
Query Engine/
サーチエンジン
画像
データ
Visual
Summary
(サムネイルなど)
インデックス
画像入力
装置
デジタル化と
encode
(圧縮など)
インデックス
生成
カメラ,スキャナ
frame grabberなど
JPEG, MPEG
など
scene/shot分割,
key-frame 抽出(ビデオ)
サムネイル生成(静止画像)
Visual
Summary
生成
Region Extraction,
特徴抽出
Querying,
Browsing
Distance Function
によるマッチング
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Query by Perceptual Properties
• Perceptual property
(例) ビデオから「赤」が50%の cut を探せ
(例) 「丸いもの」が写っている画像を探せ
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Query by Spatial Layout
• Visual property
• Color 青、緑、水色
• Spatial Layout
• 位置(absolute position) 左下、右下、上
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Query by 'X'
• an Image Example
• ユーザが例示画像を与える.最も似た画像を探す
• a Visual Sketch
• ユーザが「欲しい」画像のスケッチを書く
• a Specification of Visual Features
• Perceptual Properties を直に記述する
• a Keyword or Complete Text
• データベース内の画像すべてに,あらかじめキーワー
ドを(人手で)つけておく
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Content-Based Image Retrieval での
Query Engine/ Search Engine
• ユーザは,自分の「見たい」画像について:
• うまく記述できない
• 「見たい」ものが何かを決めていない(偶然の発見を
楽しむ)ことさえある
• 解)
• 画像データを「分類」しておいて,似た画像をグルー
プ化しておく
• ユーザに見やすく表示.
• ユーザにとっては,「余分な画像」が表示されないの
で便利
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Content-Based Image Retrieval での Query
Engine/ Search Engine
• 検索の精度の向上
• 解)
• 画像を,題材によって階層的に分類しておく
• ユーザは,自分の欲しい画像のカテゴリ(「動物」,
「ネコ」,「風景」など)を探した後に,そのカテゴ
リ内で検索
• ⇒ 検索範囲は,データベース全体でなく,限定された
部分.検索の精度が上がる
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Features
• Low-level Feature:
• 既存の image processing, computer vision の技術で抽
出できる
• color, texture など
• Middle-level Features:
• 技術の確立には至っていない
• 登場物の形など
• High-level Features:
• 人手が必要
• Semantic Primitives, Subjective Attributesなど
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「色」と「色分布」
• Regional Color
• 「画素」や「ある部分」の色のこと
• 例) この部分は「深い緑色」である
• Global Color
• 画像全体の色分布のこと
• 例) この画像は,およそ50%が青で,30%が黄
色
• 色と色分布は区別する
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虹の七色
名前 英名 波長範囲
770 nm
赤
Red
645 nm
橙色(オレンジ)
Orange
580 nm
黄色
Yellow
550 nm
緑
Green
490 nm
青
Blue
藍(インジゴ)
Indigo
450 nm
紫
Violet
360 nm
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HSV と RGB
RGB HSV
R
G
B
Intensity (Value)
white
black
Saturation
Hue
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色の HSV 表現での距離
HSV
V
円筒空間での
距離
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CIE 表色系
• CIEは「国際照明委員会」のこと
• RGB系,XYZ系, UVW系, LAB系を提案
• R, G, B の加法混色で表色できないスペクトルがあ
る
• 実験では,550nmより波長の短い緑色や青色のスペク
トルの色は,R, G, B をどんな割合にしても表色できな
い
• スペクトルに無い光の色を,RGBの混合で作るこ
とができる
• 赤紫色
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L*a*b*(エルスター、エースター、
ビースター)表色系
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• L軸:明るさ(Lightness)
• a*軸: の+側は赤領域、-側は緑領域
• b*軸: の+側は黄領域、-側は青領域
カラーヒストグラム
色分布を表現する手法の1つ
度数
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カラーヒストグラムのマッチング
カラーヒストグラム C
カラーヒストグラム t
2つのカラーヒストグラムの
マッチングには,
2つのベクトル間の
距離関数を使う
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距離関数
aij : 2つのヒストグラムの
i 番目の色と,
j番目の色の類似度
0 < aij < 1
ΣΣ aij (ci-ti)(cj-tj)
i j
N N
ユークリッド距離
Σ (ci-ti)
2
i
N
色の corelation を考慮した
距離の例
ユークリッド距離は遠いが,
実際には似ている
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カラーヒストグラムのコンパクトな
表現
• 「0/1」 のベクトル表現
• カラーヒストグラムから,しきい値を使って,「0/1」
のベクトルを求める
1 0 1 0・・・
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