基于概念的自然纹理分类

纹理是图像的重要视觉特征,纹理分类是图像分析、计算机视觉等领域一个重要的研究课题。文章不同于以往的纹理分类方法,提出了一种基于概念的纹理分类方法。该方法以中文自然语言中常用的纹理描述词作为纹理概念,给出了10个基本概念的纹理分类,然后利用Gabor滤波参数和SVM对自然纹理图像进行分类,实现了图像的纹理视觉特征到纹理概念的转换,部分解决了纹理概念与纹理参数之间的“语义鸿沟”问题。     

一种基于多层语义特征的图像理解方法

视觉场景理解包括检测和识别物体、推理被检测物体之间的视觉关系以及使用语句描述图像区域.为了实现对场景图像更全面、更准确的理解,将物体检测、视觉关系检测和图像描述视为场景理解中3种不同语义层次的视觉任务,提出一种基于多层语义特征的图像理解模型,并将这3种不同语义层进行相互连接以共同解决场景理解任务.该模型通过一个信息传递图将物体、关系短语和图像描述的语义特征同时进行迭代和更新,更新后的语义特征被用于分类物体和视觉关系、生成场景图和描述,并引入融合注意力机制以提升描述的准确性.在视觉基因组和COCO数据集上的实验结果表明,所提出的方法在场景图生成和图像描述任务上拥有比现有方法更好的性能.     

基于支持向量机的图像语义分类

图像的低层可视特征与高层语义特征之间存在着一道鸿沟,人们不能直接理解由计算机自动生成的低层特征.另外,基于内容的图像分类和检索的性能极大地依赖于可视特征的提取和描述.出于这些考虑,提出了新的图像纹理、边缘描述子提取方法,并将它们表示为直方图.在此基础上,集成纹理、边缘和颜色直方图作为图像的特征向量,用支持向量机(SVM)实现图像的语义分类.实验结果表明,集成的图像特征表示在图像分类实验中取得了很好的效果,具有比其他特征表示(如Gabor纹理、颜色直方图)更好的性能.     

基于Gabor变换的纹理分类与识别

自然纹理图像复杂多样,目前国际上没有明确的分类标准,利用中文自然语言中的纹理概念词对常见的自然纹理进行基于概念的分类,并建立了自然纹理图像库。提出了Gabor频谱滤波提取纹理特征的方法,大大提高了计算速度。以支持向量机为分类器,并与传统的基于BP神经网络的识别方法进行对比,实验验证了该分类方法的有效性。     

基于层次分析法语义知识的人脸表情识别新方法

在目前的人脸表情识别系统中,人脸表情的机器识别和人类感知之间存在着本质的差异,造成人脸表情识别率不高。为了减小人脸图像底层视觉特征与高层语义之间的语义鸿沟,提出一种基于层次分析法（AHP）语义知识的人脸表情识别新方法。该方法首先采用层次分析法对训练集中人脸图像进行高层语义描述,建立语义特征向量,在底层视觉特征提取阶段,提出一种二阶PCA（principal component analysis）方法来提取人脸图像的纹理特征;在识别阶段,仅利用输入人脸图像的底层视觉特征,采用K-NN（k-nearest neighbor）算法并结合学习阶段建立的语义特征向量,进行人脸表情分类识别。提出的人脸表情识别方法结合底层视觉特征和高层语义知识,减小了人脸图像底层视觉特征与高层语义之间的语义鸿沟。在JAFFE人脸表情数据库中进行实验,获得了93.92%的平均识别率。理论分析和实验结果表明,与其他的人脸表情识别方法相比,该方法具有更好的识别效果。     

基于MPEG-7和MM混合模型的图像自动标注算法

为了弥补图像低层视觉特征和高层语义之间的"语义鸿沟",改善图像自动标注的性能,提出了基于多媒体描述接口(MPEG-7)和MM(Mixture Model)混合模型的图像标注算法。该算法采用MPEG-7标准推荐的颜色和纹理描述子提取图像的低层视觉特征,通过MM混合模型建立低层特征到高层语义空间的映射,实现了基于图像整体低层特征的多标签图像自动标注。通过在corel图像数据集上的一系列实验测试验证了该方法的可行性和有效性。     

基于多语义特征融合的图像检索

多媒体技术的发展导致数字图像迅速增长,如何根据语义特征高效检索出满足用户要求的图像,已成为当前各行业迫切需要解决的问题。为此提出一种基于颜色、纹理和形状三种语义特征的图像检索方法,建立了颜色和纹理特征的语义描述,使用BP神经网络实现了低层视觉特征到高层语义特征的映射。选取Corel图像库作为测试图像库,实验通过与基于颜色语义特征的检索方法相比较,取得了良好的实验效果。     

从图像到语言：图像标题生成与描述

图像标题生成与描述的任务是通过计算机将图像自动翻译成自然语言的形式重新表达出来,该研究在人类视觉辅助、智能人机环境开发等领域具有广阔的应用前景,同时也为图像检索、高层视觉语义推理和个性化描述等任务的研究提供支撑。图像数据具有高度非线性和繁杂性,而人类自然语言较为抽象且逻辑严谨,因此让计算机自动地对图像内容进行抽象和总结,具有很大的挑战性。本文对图像简单标题生成与描述任务进行了阐述,分析了基于手工特征的图像简单描述生成方法,并对包括基于全局视觉特征、视觉特征选择与优化以及面向优化策略等基于深度特征的图像简单描述生成方法进行了梳理与总结。针对图像的精细化描述任务,分析了当前主要的图像“密集描述”与结构化描述模型与方法。此外,本文还分析了融合情感信息与个性化表达的图像描述方法。在分析与总结的过程中,指出了当前各类图像标题生成与描述方法存在的不足,提出了下一步可能的研究趋势与解决思路。对该领域常用的MS COCO2014（Microsoft common objects in context）、Flickr30K等数据集进行了详细介绍,对图像简单描述、图像密集描述与段落描述和图像情感描述等代表性模型在数据集上的性能进行了对比分析。由于视觉数据的复杂性与自然语言的抽象性,尤其是融合情感与个性化表达的图像描述任务,在相关特征提取与表征、语义词汇的选择与嵌入、数据集构建及描述评价等方面尚存在大量问题亟待解决。     

基于纹理语义特征的图像检索研究

针对Tamura纹理模型，提出了基于语言变量的图像纹理语义特征描述方法；并通过遗传程序设计构造从低层视觉特征到高层语义特征的映射；最后根据这些模糊语义值进行图像检索．实验结果表明系统不仅能得到出众的检索效率，而且与人类的视知觉具有比较好的一致性，提出的方法对于缩小低层视觉特征和高层语义特征之间的“语义鸿沟”具有很大的意义．     

基于多语义特征的彩色图像检索技术研究

基于语义内容的图像检索已成为解决图像低层特征与人类高级语义之间"语义鸿沟"的关键.以性能优越的回归型支持向量机(SVR)理论为基础,结合重要的图像边缘信息及人眼视觉特性,提出了一种基于多语义特征的彩色图像检索新算法.该算法首先利用Canny检测算子提取原始图像的边缘信息,并得到低层纹理特征,同时利用SVR将低层特征映射到高级语义,以获得图像的高级纹理语义.然后结合人眼视觉系统感知特性,给出基于重要区域主要颜色的高级颜色语义.最后根据上述高级语义特征(纹理语义和颜色语义)进行图像检索.实验结果表明,该算法能够有效地对图像高级语义进行刻画,不仅图像匹配检索效果良好,而且具有稳定的检索性能,其对于缩小低层视觉特征与高级语义概念之间的"语义鸿沟"具有重要意义.     

Noise- and compression-robust biological features for texture classification

Texture classification is an important aspect of many digital image processing applications such as surface inspection, content-based image retrieval, and biomedical image analysis. However, noise and compression artifacts in images cause problems for most texture analysis methods. This paper proposes the use of features based on the human visual system for texture classification using a semisupervised, hierarchical approach. The texture feature consists of responses of cells which are found in the visual cortex of higher primates. Classification experiments on different texture libraries indicate that the proposed features obtain a very high classification near 97%. In contrast to other well-established texture analysis methods, the experiments indicate that the proposed features are more robust to various levels of speckle and Gaussian noise. Furthermore, we show that the classification rate of the textures using the presented biologically inspired features is hardly affected by image compression techniques.     

基于目标区域的语义图像检索

提出了一种基于高层语义的图像检索方法,该方法首先将图像分割成区域,提取每个区域的颜色、形状、位置特征,然后使用这些特征对图像对象进行聚类,得到每幅图像的语义特征向量;采用模糊C均值算法对图像进行聚类,在图像检索时,查询图像和聚类中心比较,然后在距离最小的类中进行检索。实验表明,提出的方法可以明显提高检索效率,缩小低层特征和高层语义之间的“语义鸿沟”。     

纹理元提取与纹理合成的自由参数估计

该文分析了常见的两类纹理:随机性纹理与结构性纹理的特性,针对其不同的统计特征,采用两种方法提取纹理元。对随机性纹理采用变尺度窗口特征跟踪的方法提取纹理元;对结构性纹理,利用其具备较为明显的边界特性,采用基于图像分割的方法提取纹理元。为避免图像噪声和自然边界不连续造成的提取误差,使用Bayes分类进行二次精细分割加以修正。实验证明,该文提出的方法对两类纹理元有较好的提取效果,同时可以用来估计纹理合成时的自由参数。     

多特征融合的场景图像分类算法

提出了一种Gabor-LBP频域纹理特征与词包模型语义特征相结合的场景图像分类算法.利用Gabor变换得到的频域信息,及对应的LBP特征,与视觉词包模型（BOW）提取的语义特征自适应相融合,实现分类.为了验证本文算法,利用两个标准图像测试库进行比较测试,实验结果表明,本文算法在改善图像纹理表达上具有明显优势,特别是对于图像的光照、旋转、尺度都具有很好的鲁棒性.     

Global Exponential Synchronization of Memristive Competitive Neural Networks with Time-Varying Delay via Nonlinear Control

Automatically describing contents of an image using natural language has drawn much attention because it not only integrates computer vision and natural language processing but also has practical applications. Using an end-to-end approach, we propose a bidirectional semantic attention-based guiding of long short-term memory (Bag-LSTM) model for image captioning. The proposed model consciously refines image features from previously generated text. By fine-tuning the parameters of convolution neural networks, Bag-LSTM obtains more text-related image features via feedback propagation than other models. As opposed to existing guidance-LSTM methods which directly add image features into each unit of an LSTM block, our fine-tuned model dynamically leverages more text-conditional image features, acquired by the semantic attention mechanism, as guidance information. Moreover, we exploit bidirectional gLSTM as the caption generator, which is capable of learning long term relations between visual features and semantic information by making use of both historical and future contextual information. In addition, variations of the Bag-LSTM model are proposed in an effort to sufficiently describe high-level visual-language interactions. Experiments on the Flickr8k and MSCOCO benchmark datasets demonstrate the effectiveness of the model, as compared with the baseline algorithms, such as it is 51.2% higher than BRNN on CIDEr metric.