纺织学报 ›› 2022, Vol. 43 ›› Issue (03): 89-94.doi: 10.13475/j.fzxb.20210310406

• 纺织工程 • 上一篇    下一篇

融合高级语义特征的色纺织物图像快速检索

谷迁1,2, 袁理1,2(), 杨亚莉1, 刘军平3   

  1. 1.武汉纺织大学 电子与电气工程学院, 湖北 武汉 430200
    2.武汉纺织大学 湖北省功能纤维加工及检测工程技术研究中心, 湖北 武汉 430200
    3.武汉纺织大学 数学与计算机学院, 湖北 武汉 430200
  • 收稿日期:2021-03-20 修回日期:2021-11-21 出版日期:2022-03-15 发布日期:2022-03-29
  • 通讯作者: 袁理
  • 作者简介:谷迁(1996—),男,硕士生。主要研究方向为色纺织物的图像处理。
  • 基金资助:
    湖北省自然科学基金项目(2014CFB754);湖北省教育厅科学技术研究计划青年人才项目(Q20141607);中国纺织工业联合会科技指导性计划项目(2018035);中国纺织工业联合会科技指导性计划项目(2014072);湖北省教育厅科学研究计划指导性项目(B2021106)

Fast image retrieval of colored spun fabrics on high-level semantic features

GU Qian1,2, YUAN Li1,2(), YANG Yali1, LIU Junping3   

  1. 1. School of Electronic and Electrical Engineering, Wuhan Textile University, Wuhan, Hubei 430200, China
    2. Hubei Functional Fiber Processing and Testing Engineering Technology Research Center, Wuhan Textile University,Wuhan, Hubei 430200, China
    3. School of Mathematics and Computer, Wuhan Textile University,Wuhan, Hubei 430200, China
  • Received:2021-03-20 Revised:2021-11-21 Published:2022-03-15 Online:2022-03-29
  • Contact: YUAN Li

摘要:

为提高色纺织物图像检索系统的有效性与执行效率,建立了融合高级语义特征的色纺织物图像检索系统。该系统利用深度卷积神经网络对色纺织物图像的风格等高级语义特征进行提取,并融合图像的局部二值模式与方向梯度直方图等浅层纹理特征构建层次化检索系统。与此同时,采用二进制哈希编码对提取的高维特征向量进行降维。采用该系统对具有9种不同纹理风格的色纺织物样本图像进行检索,结果表明,该系统的Top-10查全率与平均准确率分别达到了97.37%和87.54%,具有理想的有效性与鲁棒性;相较于直接利用高级语义特征进行检索,提出的检索方法执行效率提升约750倍。

关键词: 色纺织物, 图像检索, 高级语义特征, 二进制哈希码, 层次化特征

Abstract:

In order to improve the effectiveness and execution efficiency of image retrieval systems for colored spun fabrics, an image retrieval system based on low-order features and high-level semantic features was established. The system uses the deep convolution neural network to extract the style semantic features of colored spun fabrics, and then constructs a hierarchical retrieval system by fusing low-order texture features such as local binary pattern and directional gradient histogram. Binary hash coding was used to reduce the dimension of the extracted high-dimensional feature vector. The results showed that for the retrieval of the 9 sample images of colored spun fabrics with different texture styles, the Top-10 recall and average accuracy of the system reached 97.37% and 87.54%, respectively, indicating good effectiveness and robustness. Compared with the direct use of advanced semantic features, the retrieval time of the proposed method is about 750 times faster.

Key words: colored spun fabric, image retrieval, high-level semantic feature, binary hash code, hierarchical characteristic

中图分类号: 

  • TS101.9

图1

色纺织物浅层特征"

图2

高级语义特征提取过程 注:fc6、fc7、fc8均为卷积神经网络的全连接层。"

表1

样本参数"

样本名称 线密度/tex 面密度/(g·m-2) 样本数量
春芽纱 22.5 170 56
春芽竹节纱 18.2 160 170
幻影纱 19.5 160 64
迷你幻影纱 22.5 170 64
霓彩纱 19.5 160 60
赛络色纺纱 19.5 160 40
手纺纱 29.2 175 160
水蚊蝇带纱 36.5 190 10
星彩纱 18.2 140 60

图3

部分色纺织物样本图"

表2

哈希码长度与Top-10检索结果"

哈希码长度 查全率/% 平均准确率/%
16 90.37 46.58
32 91.46 48.12
64 94.52 49.36
128 96.03 50.88
256 98.87 50.97

表3

LBP算子参数与Top-10检索结果"

LBP算子参数 查全率/% 平均准确率/%
P R
8 1 94.68 81.62
8 2 97.04 83.77
16 1 96.41 79.34
16 2 96.67 77.57

表4

HOG算子参数与Top-10检索结果"

HOG算子参数 查全率/% 平均准确率/%
c b
36 4 94.03 82.77
36 9 93.85 80.68
64 4 96.57 83.32
64 9 95.76 82.95

表5

检索实验结果"

样本名称 查全率/% 平均准确率/%
春芽纱 97.55 87.32
春芽竹节纱 98.21 89.28
幻影纱 97.56 87.78
迷你幻影纱 97.85 88.14
霓彩纱 97.63 87.03
赛络色纺纱 96.11 86.95
手纺纱 98.37 89.47
水蚊蝇带纱 95.21 85.61
星彩纱 97.84 86.28

图4

相似色纺织物检索结果"

图5

色纺织物褶皱图像"

图6

异常色纺织物检索结果"

表6

对比实验Ⅰ结果"

实验方法 查全率/% 平均准确率/%
方法1 67.54 53.83
方法2 85.62 61.43
方法3 78.65 66.57
方法4 84.22 80.33
本文方法 97.37 87.54
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