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范文一：基于颜色特征的藏毯图像检索研究与实现
摘要：针对国内外还没有可供研究人员和公众使用的藏毯类非物质文化遗产数字化资源平台这一状况，分析了在藏毯图像中运用基于内容的图像检索系统技术的可行性。通过对藏毯图像的颜色特征分析，针对传统HSV颜色空间量化的缺陷，使量化更为有效，把HSV颜色空间量化成188维，实现了在基于JAVA的框架中计算颜色直方图的方法，采用相似距离衡量直方图的相似度。考虑时间消耗并通过查准率的比较，藏毯图像检索的查准率明显提高。
关键词：藏毯;量化;特征;图像
引言
藏毯在藏族传统艺术的基础上，吸收、融合了汉族、国外宗教艺人的精华，并且形成了具有自己独特的藏族艺术风格的工艺美术品，其图案设计和色彩源于藏传佛教文化，艺术价值极高，是珍贵的非物质文化遗产。随着近年来非物质文化遗产保护工作的不断深入，以及非物质文化遗产数字化、信息化的科技进步，全国各地非物质文化遗产数据库建设步伐不断加快，在分析藏毯的纹理特征、色彩分布和形状特征的基础上，即可以支持基于文字以及图像属性的查询，又可以提取藏毯图像的关键特征值来实现基于内容的图像检索。本文在研究基于内容的图像检索方法的基础上，经过改进，提出了一种针对藏毯图像基于HSV颜色空间量化的图像检索实现方法，为藏毯这一非物质文化遗产的保护和继承提供了技术支撑平台。
一、基于内容的图像检索方法
传统的基于文本的图像检索技术，主要利用数据库管理系统对图像采用人工描述并进行管理和检索，通过图像的描述文字和用户输入的关键字进行比较，但由于人工标注效率低和自身的主观偏差性，比较的结果不仅效果差，而且不能对图像中所包含的颜色、纹理等不能用文本信息标注的特征进行检索。基于内容的图像检索(Content-Based ImageRetrieval，CBIR)近年来已成为提高图像检索的有效手段。基于CBIR技术的图像检索系统，采用相似性匹配算法计算关键图像特征与特征库中图像特征的相似度，然后按照相似度从大到小的顺序将匹配图像反馈给用户。用户可根据自己的满意程度，选择是否修改查询条件，继续查询，以达到令人满意的查询。CBIR的实现依赖于两个关键技术：图像特征提取和匹配，图像特征提取分为低层视觉和语义内容，比较成熟的检索算法大部分是基于图像的低层特征，即利用图像的颜色、纹理、形状、空间关系特征来检索。在基于内容的图像检索中，颜色作为图像的重要视觉信息已成为图像内容组成的基本要素，颜色特征成为在基于内容的图像检索中最早、最广泛使用的视觉特征，目前常用的颜色特征包括颜色直方图、颜色距、颜色聚合向量、颜色协方差矩阵等。纹理是物体表面的结构模式，反映了图像中同质现象的视觉特征，它体现了物体表面的具有缓慢变化或者周期性变化的表面结构组织排列属性，其本质是刻画像素的邻域灰度空间分布规律，典型的分析方法有：空间域纹理分析、频率域纹理分析、空间/频率域联合纹理分析和基于分形模型的纹理分析方法。对于某些纹理和颜色信息不够丰富的图像来说，基于颜色和纹理的方法就无法满足检索需要，这是可借助于形状特征来描述，形状是最难描述的图像特征，它不随周围环境，如颜色的变化而变化，是物体的稳定特征。基于形状特征的图像检索主要是检测或分割出目标轮廓，并针对其进行形状特征的提取或直接针对图像寻找适当的矢量特征，目前基于形状特征的图像检索主要有基于轮廓和基于区域的方法。空间关系指图像中分割出来的多个目标之间相互的空间位置或相对方向关系，通常分为两类：相对空间位置信息和绝对空间位置信息。提取图像空间关系特征有两种方法：一种方法是对图像进行自动分割，根据划分出的对象或颜色区域提取图像特征，并建立索引;另一种方法是简单将图像均匀地划分为若干规则区域后分别提取特征，并建立索引。
二、颜色特征
颜色是彩色图像最底层、最直观的物理特征，是一种全局特征，它描述了图像或图像区域所对应的景物的表面性质。作为图像最直观而明显的特征，颜色特征是基于像素点的特征，所有属于图像或图像区域的像素都有各自的贡献。相对于其它的图像特征如纹理和形状来讲，颜色特征非常稳定，不局限于图像的大小和方向，并且对于旋转、平移、尺度变化，甚至各种变形都不敏感，表现出相当强的鲁棒性，因此在基于内容的图像检索中发挥着重要的作用，这也使得颜色特征成为图像检索中应用最为广泛的底层视觉特征。
2.1 颜色模型
颜色空间也称彩色模型， 它的用途是在某些标准下用通常可接受的方式对彩色加以说明。本质上，彩色模型是坐标系统和子空间的阐述。RGB色彩模式是工业界的一种颜色标准，在RGB模型中，RGB即是代表红、绿、蓝三个通道的颜色，通过对红(R)、绿(G)、蓝(B)三个颜色通道的变化以及它们相互之间的叠加来构成了所有颜色，是目前运用最广的颜色系统之一。将这三种颜色划分成256(0-255)个等级，这三原色光以不同的比例复合后，对人的眼睛可以形成与各种频率的可见光等效的色觉。目前大部分的数字图像都是用这种颜色空间表达的，然而，RGB空间结构并不符合人们对颜色相似性的主观判断，故而采用符合人们对颜色主观认识的HSV模型。HSV(hue，saturation，value)模型对用户来说是一种直观的颜色模型，直接对应于人眼的视觉特征，H表示色度、S表示饱和度、V表示亮度。HSV模型对应于一个圆锥形子集，包含RGB模型中的R、G、B三个面。色度H定义为绕圆锥中心轴的角度，取值范围为0°～ 360°，从红色开始按逆时针方向计算，红色为0°，绿色为120°，蓝色为240°。饱和度S定义为横截面圆心到横截面圆周点的距离，取值范围为0～1，S取值越大，表示色彩越纯，取值越小，表示色彩越灰。亮度V定义为圆锥横截面的圆心到圆锥顶点的距离，表示色彩的明亮程度，取值范围为0～1。HSV对用户来说是一种直观的颜色模型。我们可以从一种纯色彩开始，即指定色彩角H，并让V=S=l，然后我们可以通过向其中加入黑色和白色来得到我们需要的颜色。
2.2 颜色特征提取
常用的颜色特征提取方法都建立在颜色直方图的基础上，计算颜色直方图需要将颜色空间划分成若干个小的颜色区间，每个小区间成为直方图的一个bin。然后统计图像中各种颜色出现的频数，在统计的过程中不关心颜色所处的空间位置，每一种颜色出现的频数对应在相应的bin中，最终得到颜色直方图。在颜色直方图坐标中，横坐标表示颜色柄的划分值，纵坐标表示每个bin区间中包含的图像像素总和。一般来说，bin的数目越多，直方图对颜色的分辨能力就越强，检索效果也会越强。但有时bin数目越多的颜色空间划分方法不一定能够提高检索效果，那是因为在有的实际应用中，表示主要颜色的bin能够表达图像中大部分像素的颜色，所以，过多的颜色空间对主体颜色的贡献较少，反而加大了计算负担。除此之外，bin的数目增加后的颜色直方图即增加了计算负担，又不利于在大型图像库中建立索引，同时也带来了数据库中存储空间的容量问题。直方图均衡主要用于处理图像由于过度曝光或者曝光不足造成的前景背景过量或过暗的情况，可以增强图像的对比度，扩展图像灰度范围。本文结合藏毯图像的颜色特点，在划分合适数量的颜色空间基础上实现颜色特征的提取，最终提高图像的检索效果。
三、传统的HSV颜色空间非均匀量化
HSV的颜色空间包含三个分量：H、S、V，对H、S、V三个分量进行非均匀分割。将色调H分成8份，饱和度S的范围由圆心向圆周过渡，将其分为三份，亮度V划分为Black，Gray，White三份，各自量化区间为：
HSV颜色空间被划分为72个不同的空间区域，再将三个简化后的颜色分量合成一维特征向量值，就将整个HSV颜色空间量化为72种颜色，减少了HSV颜色空间的有效颜色数量，简化了颜色特征提取的复杂度。通过量化公式I=9H+3S+V计算，最终得到72柄的一维颜色直方图，I的取值范围为[0，71]。
四、一种改进的HSV颜色空间量化方法
4.1 HSV颜色空间188维量化
通常而言，在图像的生成、传输、变换过程中，由于受到噪声的干扰，会导致图像输出质量失真，影响对于图像的识别，因此在图像识别之前要对其进行预处理。藏毯图案较鲜艳且复杂，考虑到藏毯图像颜色特征在整个空间中的分布状况，采用颜色量化中的聚类方法，用少量的代表色代表整个藏毯图像。虽然采用比较大维的量化可以提高检索效果，但考虑到计算量和存储容量的限制问题，所以使用量化降维方法。为了避免出现某些空间中像素数量非常稀疏的情况，使量化更为有效，把HSV颜色空间量化成188维，根据图像颜色在HSV空间188维中的相同或不同的分布特点，均匀地选取若干个量化点，然后将其他量化点按颜色相似距离最短的原则组合为一个聚类，从而达到既能聚类出代表图像的颜色又能减少颜色数目的目的。
范文二：色彩在手机界面设计中的运用
随着通讯时代和信息时代的到来，新一轮通讯工具设计也层出不穷，手机作为大多数人联系与通讯的工具几乎覆盖了所有人群，不管是老年人，青年人，男人，女人几乎都有一部属于自己的手机，每款手机都有自己独特的界面设计，人们选择购买手机时，给人最深刻的第一印象是手机的外观形象与手机的界面色彩，如今世界各国在手机的硬件层面不断突破，技术方面也相对成熟，当下人们更青睐于手机界面的视觉效果，而色彩是手机界面效果最直观的表现形式，它无时无刻的影响消费者的注意力，不同的色彩给人的心理感受是不一样的，只有合理的利用色彩才可以做出成功的手机界面。
世界是色彩斑斓的，人们从色彩中体会自己真实的感受，手机界面的色彩一样能够给人带来激情。在手机界面设计中，色彩起着至关重要的作用，色彩是随处可见的，文件夹、浏览器、图标、文字，它几乎无处不在。不同的消费者对色彩的喜好和敏感度是不相同的，色彩决定着设计的成败，设计师们巧妙的运用色彩设计给人产生一种心理错觉，从消费者角度出发，抓住消费者的心理需求，从而满足不同的消费人群。因此色彩是手机界面设计需要考虑的首要因素。
一、手机界面中的色彩的认知
1.色彩三种模式
当我们看见一个东西时就能识别出它的颜色，我们的眼睛能够识别颜色，例如：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫，这些都是色彩名称，人的第一种反应看见他们就可以认出它的颜色，色相在英文名中用Hue表示，所以它的简写是H。当我们识别颜色时，同样的红玫瑰，有的花朵颜色红的鲜艳有的不够鲜艳，因为在色相一致的情况下色彩存在第二个属性叫做色彩的饱和度也叫色彩的纯度，在英文中它的缩写是S，如果仔细观察在色相和纯度一致的情况下，色彩还会有明暗的变化，这是色彩的第三种属性，我们称之为明度，在英文缩写中我们称之为B，一个颜色正是因为有了色相，饱和度，明度，这个颜色才被丰富起来，HSB它只是一种颜色选择的模式而存在，方便我们直观认识色彩，它并不是计算机色彩模式，而是颜色表现模式，真正对图像进行数据计算的是RGB和CMYK。
手机界面中很多图标都包括红、绿、蓝三种颜色，这三种颜色是最容易识别的，分别以它们英文开头大写字母R、G、B缩写来表示，这是光的三原色，是发光色(图1)，所有发光物体都是通过这种方式来显示，例如：显示器，投影仪，电视、手机屏幕都是发光体，这些光色都是通过RGB显示的，每一种颜色模式都会对应一种媒介，HSB对应的媒介是人的眼睛，而RGB对应的媒介是光色即发光物体，也就是不通过别的光线照射，直接通过空气传播就可以到你的眼睛里面。RGB三色相交，中间相交部分得出另一种模式CMYK，我们的手机界面是显示在屏幕上，因此我们最常用的是RGB模式，这种模式最常用在显示器上。
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，(图2)分别是青、品红、黄，理论上我们通过CMY的配比是可以得到黑色，但是在实际工艺中我们是达不到非常之纯的油墨，因为它会有杂质，只要有杂质它就不会充分的融合交融在一起，所以它不可能得到真正意义上的黑颜色，CMY是得不出真正的黑颜色的，因此加入了一种黑色油墨方便印刷，BLACK，已经被RGB所使用，我们用 K来表示黑色，我们印刷时是通过油墨印刷，这三种颜色通过油墨不同浓淡和配比可以得出更多丰富的颜色，CMYK是光反射到纸张上产生了一定的吸收和漫反射之后再回到人们的眼睛里，在手机界面设计中CMYK模式不适合使用，它适合用来制作印刷设计品，RGB模式相对CMYK模式更适合使用，它是手机界面设计的重中之重。
2.色彩的分类
色彩分为无彩类和有彩类两种，在色彩中，白色、黑色、以及由黑白两色相融而成的各种深浅不同的灰色称为无彩类。它们不包括在可见光谱中，不能称为色彩，但从视觉上来讲，它们有完整的色彩性质，应包括在色彩体系中。过去传统的手机还没进入智能化时代，那时手机界面都是黑白灰三种色彩，属于无彩类界面。
随着技术的改进，手机界面步入彩色化，各种美观的界面层出不穷，与无彩类对应的有彩类是指红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等基本颜色，这些基本颜色之间不同量的配比会产生无数种颜色，无彩色和基本色混合所产生的颜色都属于有彩类。随着信息时代和商业化时代的到来，有彩类的界面必将成为未来趋势的主打界面。
二、色彩在手机界面中的影响
1.不同年龄影响
色彩主题设计已经逐渐成为手机界面创造过程中不可或缺的基因，色彩影响着人们的视觉注意力更大程度的激发用户购买的欲望，在手机界面设计时，界面的色彩需要针对不同年龄的用户，不同的年龄对于色彩的选择和喜好是不同的，在研究中发现色彩偏好基本上很难达成一致的结论。
对于儿童而言，在幼儿时期，小朋友认识的字有限，五彩斑斓的颜色更能吸引它们的注意力，丰富多样的颜色使它们的性格更加自信开朗，为它们的视觉发育提供一定的推动力。儿童手机的界面色彩选择要紧扣儿童的心理，采用一些能突出儿童喜好的颜色。
青年人洋溢着青春活力的气息，它们更加注重个性和时尚，以它们为主题的手机界面用色偏向于亮色系列，比如橙色，橙色是仅次于红色波长光波的暖调色彩，它使人感到欢快活泼、兴奋不安，具有启发人积极向上的作用。
随着信息时代的到来，老年人与在外工作的子女沟通加剧，手机在老年市场也十分活跃，老年人是一个特殊的群体，通常情况下，它们倾向于安逸平静的色彩，平静的色彩不会造成紧张的心理情绪，有利于它们的身心健康，在选择产品时它们不喜欢过于激烈浓度较高的色彩界面，选择使人感到平和舒服的色彩更符合老年人的审美。
2.不同性别的影响
男人通常比较爱运动，执着，自信，个性沉稳，比女人更加理智，在选择界面时偏向冷色系，酷一点的界面，在色彩上往往使用了比较理性的色彩，比如蓝色，黑色，来显示男性的高格调气质。
女人通常比较感性、浪漫，粉色系列往往受到很多女士的欢迎，各大手机界面不断以粉色作为攻势，粉色是一个有着大自然温和而柔美的颜色，粉色系列的界面没有红色的张狂，没有白色的内敛，它有着朴素迷离的委婉，娇滴滴的柔情，隐隐绰绰的爱恋，粉色界面相比其他颜色更能吸引女性。
3.不同性格的影响
色彩是情感的语言，色彩对人的心理和生理影响很大，性格不同的人对色彩的偏好各不相同，一个人所偏好的颜色常常可以判断其性格，根据调查，喜欢红色的人：性格耿直，喜欢张扬，以自我为中心，反应敏锐，感情多变。喜欢橙色的人：坦率，热情，性格开朗，自控能力较弱。喜欢黄色的人：勤奋进取，责任心强，善于同别人相处，办事有条理。喜欢蓝色的人：内向，孤僻，沉默，不求名利。
4.不同区域文化的影响
在不同的国家，不同的地区，人们对色彩感知，往往受到风俗习惯和文化的影响，食物的构成方式也有所差异。但在同一区域，色彩的风格和表现形式会存在很多共性，就整体而言西方国家偏好于色彩明度比较低纯度较低，趋于理性的手机界面设计。
三、色彩在手机界面中遵循的法则
1.色彩统一法则
在一个界面中，画面的色彩千变万化，使用色彩塑造手机界面设计时，必须按照色彩的配置原则使用色彩，如果整个手机界面的色彩呈现毫无规律、多种颜色杂乱叠加时，那么这样的界面无法使人产生美感。从而，需要有某种能够统筹全局的东西，使画面在变化与统一中有机的保持整体与和谐的关系，才能是消费者获得艺术的美感享受。