图像相似度算法
图像检索中基于复杂图像特征的相似度计算
信息技术 与信息亿
图像检 索 中基于复杂 图像 特征 的相似度计算
李志文 王洪添 一 于治楼 一
—Ｉｕ ｏ Ｌ ｈ —ｗｅ ＷＡ ＩＺ ｉ ｎ ＮＧ 舶 一ｔ ｎ Ｙ ｉ Ｕ ａ
图像相似性度量技术是 图像检索 中的一个重要 问题。为 了达到 图像检 索的 目的 ， 需要 对 图像提取 出来 的特征进行相似度计算。针对图像 内容的不同属性， 应采用不同方法计算其相似 度 ， 同时采 用信 息测度 概念衡量 图像描述的复杂程度 ， 并改进 了 Ｓ ａｎｎ概 率信 息测度方法 ， ｈｎ ｏ 用于对检 索结果的排序。
２ １ 图像 的内容描述相似度 ．
内容描述指一 幅图像 所表 示的 主题 内容。因为 内容 描述是
用词语来表示的， 所以内容描述相似度也就是词语相似度。词语
相似 度是一个主观性很强 的概念 。从 某一角度看 相似 的词语 ， 从
另一 角度 看可能差异会很大 。在具体 的应 用 中， 词语相 似度的含 义可能就 比较 明确 了。例如 ， 基于 实例 的机器 翻译 中 ， 语 相 在 词 似度主要用于衡量文本 中词 语 的可替换 程度 ； 而在信 息检 索 中，
体时 ， 两者的这些属性 可能是 一对 多或多 对多 ， 时 以它们 的最 这
小距离作为两者 的属性距离 。 在计算 出 ａ（ 和 ａ（ ） Ｄ） Ｘ 的距离 ｄ 之后 ， 要将其距离 ｄ 转换 成相似度 ｓ。规定所有属性 的相 似度 的取值 范 围均为 ［ ， ］ 将 ０１ ， 检索 目标 图像与数 据库 中资 源图像 的属性 的最大距 离 ｄ 映射 为相似度 为 ０ 最小距 离 ｄ （ ， 通常是 ０ 映射 为相似度为 １ 而且 ） ，
相似度 相似性度量 信 息 侧 度
人脸相似度识别原理
人脸相似度识别原理1. 介绍人脸相似度识别是一种用于判断两张人脸图像相似程度的技术。
它在人工智能领域得到了广泛的应用，比如人脸识别系统、人脸搜索引擎等。
人脸相似度识别的原理是通过计算两张人脸图像的特征向量之间的距离来判断相似度。
本文将详细探讨人脸相似度识别的原理及相关技术。
2. 人脸特征提取人脸相似度识别的关键是提取人脸图像的特征向量。
特征向量表示了图像中人脸的唯一特征，它可以用于表示人脸的形状、轮廓、纹理等信息。
常用的人脸特征提取方法主要包括以下几种：2.1 深度学习方法深度学习方法使用卷积神经网络（CNN）从人脸图像中提取特征。
通过多个卷积层和池化层的组合，深度学习模型可以学习到图像的层级特征。
常见的深度学习模型包括VGGNet、ResNet、Inception等。
这些模型在大规模数据集上进行训练，可以获得较好的泛化能力。
2.2 传统特征提取方法传统的人脸特征提取方法主要基于图像处理和模式识别技术。
常用的方法包括主成分分析（PCA）、线性判别分析（LDA）、小波变换等。
这些方法通过降维和特征选择等技术，将高维的人脸图像转换为低维的特征向量，以便后续的相似度计算。
3. 人脸相似度计算人脸相似度计算是判断两个人脸特征向量之间相似程度的核心任务。
常用的人脸相似度计算方法主要有以下几种：3.1 欧氏距离欧氏距离是最常用的距离度量方法，用于衡量两个向量之间的差异程度。
在人脸相似度计算中，可以将两个人脸特征向量视为两个点在高维空间中的位置，欧氏距离表示了这两个点之间的空间距离。
3.2 余弦相似度余弦相似度用于衡量两个向量之间的相似程度，不受向量长度的影响。
在人脸相似度计算中，将两个人脸特征向量视为两个向量在高维空间中的方向，余弦相似度表示了这两个向量之间的夹角。
3.3 相关系数相关系数用于衡量两个变量之间的线性相关程度。
在人脸相似度计算中，可以将两个人脸特征向量视为两个变量，相关系数表示了这两个变量之间的相关程度。
人脸比对的原理
人脸比对的原理
人脸比对是通过计算机算法对两张人脸图像进行对比，判断它们之间的相似度。
人脸比对的原理主要包括以下几个步骤：
1. 人脸检测：首先需要通过人脸检测算法，从图像中定位到人脸的位置，并将人脸图像与其他非人脸区域进行区分。
2. 特征提取：接下来，从人脸图像中提取出一组特征向量，这些特征向量可以描述人脸的形状、纹理、关键点等信息。
常用的特征提取算法包括局部二值模式（Local Binary Patterns, LBP）、主成分分析（Principal Component Analysis, PCA）、人工神经网络等。
3. 特征匹配：将待比对的人脸图像与参考图像中的特征向量进行匹配，计算它们之间的相似度。
常用的匹配算法有欧几里得距离、余弦相似度等。
4. 阈值判定：根据预先设定的阈值，判断待比对人脸与参考人脸之间的相似度是否达到一定要求。
如果相似度高于阈值，则认为两张人脸匹配成功；反之，则认为匹配失败。
人脸比对的应用非常广泛，包括人脸识别、人脸签到、人脸支付等。
通过人脸比对技术，可以实现对个体身份的自动识别，提高安全性和便利性。
车牌相似度算法
车牌相似度算法是一种用于计算两个车牌图像之间的相似程度的算法。
它可以通过比较车牌图像的形状、颜色、纹理等信息来评估它们的相似性。
以下是一个简单的车牌相似度算法的实现过程：1. 预处理：对输入的车牌图像进行预处理，包括灰度化、二值化、噪声去除等操作，以便于后续的特征提取。
2. 特征提取：从车牌图像中提取特征，包括车牌的形状、字符的形状、字符之间的距离、字符的颜色等。
这些特征可以用于构建一个特征向量，用于表示每个车牌图像。
3. 相似度计算：根据特征向量的相似程度，计算两个车牌图像之间的相似度。
可以使用欧几里得距离、余弦相似度等度量方法来衡量两个特征向量之间的相似性。
具体的实现过程如下：1. 确定相似度的阈值，可以根据实际情况进行调整。
2. 对每个输入的车牌图像，提取特征向量，并将其与其他车牌图像的特征向量进行比较。
3. 对于每个特征向量，计算其与所有其他特征向量的相似度，并找到最相似的特征向量。
4. 将所有最相似的特征向量的相似度求和，得到该车牌图像与其他所有车牌图像的平均相似度。
5. 将所有输入的车牌图像的平均相似度进行比较，得到最终的车牌相似度结果。
需要注意的是，车牌相似度算法的准确性和性能受到多种因素的影响，包括车牌图像的质量、特征提取方法的准确性、相似度计算方法的精度等。
因此，在实际应用中，需要根据具体情况进行调整和优化。
此外，还可以使用深度学习等方法来提高车牌相似度算法的性能。
例如，可以使用卷积神经网络（CNN）等深度学习模型来自动提取车牌图像中的特征，并使用分类器来评估两个车牌图像之间的相似度。
这种方法可以自动学习车牌图像的特征，并具有较强的泛化能力，能够更好地适应不同场景下的车牌识别任务。
ssim结构相似度度量
ssim结构相似度度量SSIM（结构相似性度量）是一种评估图像质量的指标，可以用来度量两张图像之间的相似度。
它是一种广泛应用于图像处理和计算机视觉领域的算法，可用于比较图像的亮度、对比度和结构。
SSIM的计算过程非常复杂，需要大量的数学知识和图像处理技术。
下面我将详细介绍SSIM的原理、应用和优缺点。
一、SSIM的原理SSIM的计算基于人类视觉系统（HVS）的知觉特性。
HVS是指人眼和视神经等身体的一部分，用于处理视觉信息。
HVS的特点是对亮度和对比度的敏感度高于对结构的敏感度。
因此，SSIM与我们的视觉系统有很大的相似性。
SSIM的计算分为三个部分，即亮度相似度、对比度相似度和结构相似度。
在亮度相似度方面，SSIM使用一个均值方差结构来确定两幅图像中亮度的平均值。
对于对比度相似度，SSIM使用两个标准方差来计算两幅图像中对比度的变化。
最后，在结构相似度方面，SSIM使用一个互相关系数来比较两幅图像中的结构。
这种方法使得SSIM算法不仅能够计算图像的相似度，还可以捕捉到图像的结构信息。
另外，在计算SSIM时，还需要考虑图像的亮度范围。
由于不同的图像可能有不同的亮度范围，如果不考虑亮度范围，则可能导致错误的结果。
为了解决这个问题，SSIM 使用一个可调节的参数，称为亮度权重。
该参数用于调整亮度范围的权重，从而实现对不同亮度范围的图像进行公平的比较。
二、SSIM的应用SSIM在广泛的图像处理和计算机视觉应用中得到了广泛的应用。
其中一些应用包括：1、图像压缩SSIM可用于评估图像压缩算法的质量。
压缩算法通常会改变图像的亮度、对比度和结构等方面，SSIM可以帮助判断所压缩的图像与原始图像之间的相似性。
这使得压缩算法可以针对不同的图像数据进行优化，从而提高压缩算法的效率。
2、图像增强SSIM可用于评估图像增强算法的质量。
图像增强算法通常会调整图像的亮度、对比度和结构等方面，优化图像的质量。
通过使用SSIM，可以定量评估这些算法对图像质量的影响，根据结果进行优化和改进。
qdrant 相似度查询算法
qdrant 相似度查询算法一、qdrant相似度查询算法的原理qdrant相似度查询算法是一种基于向量空间模型的相似度计算方法。
该算法通过将待查询的向量与已有的向量集合进行相似度比较，从而找到与之最相似的向量。
在qdrant相似度查询算法中，首先需要将待查询的向量和已有的向量进行向量化，通常使用词袋模型或者词向量模型进行表示。
然后，通过计算两个向量之间的余弦相似度来衡量它们之间的相似程度。
余弦相似度是通过计算两个向量的内积除以它们的模长得到的，值域在[-1, 1]之间，值越接近1表示两个向量越相似。
二、qdrant相似度查询算法的应用场景1. 文本相似度查询：qdrant相似度查询算法可以用于文本相似度查询，通过将文本向量化，并计算文本之间的相似度，可以实现文本的快速检索和推荐。
2. 图像相似度查询：qdrant相似度查询算法也可以用于图像相似度查询，通过将图像向量化，并计算图像之间的相似度，可以实现图像的快速搜索和匹配。
3. 推荐系统：qdrant相似度查询算法可以用于推荐系统中的用户相似度计算和物品相似度计算，通过计算用户之间或物品之间的相似度，可以为用户提供个性化的推荐结果。
三、qdrant相似度查询算法的优势1. 高效性：qdrant相似度查询算法利用向量空间模型进行相似度计算，避免了传统的遍历搜索方法，因此具有较高的查询效率。
2. 精确性：qdrant相似度查询算法使用余弦相似度作为相似度度量，可以较准确地衡量向量之间的相似程度。
3. 可扩展性：qdrant相似度查询算法可以处理大规模的向量集合，支持高并发的查询请求，具有良好的可扩展性。
4. 应用广泛：qdrant相似度查询算法可以应用于文本、图像等多种类型的数据，适用于各种不同的应用场景。
qdrant相似度查询算法是一种基于向量空间模型的相似度计算方法，可以用于文本相似度查询、图像相似度查询以及推荐系统等应用中。
该算法具有高效性、精确性、可扩展性和广泛的应用范围，对于提高数据检索和推荐的效率和准确性具有重要意义。
ncc归一化互相关
ncc归一化互相关NCC归一化互相关是一种常用的图像处理技术，它可以用于图像匹配、目标跟踪、3D重建等领域。
本文主要介绍NCC归一化互相关的原理及其在图像处理中的应用。
一、NCC归一化互相关的原理NCC归一化互相关是一种用于计算两个图像之间相似度的方法。
在计算相似度之前，我们需要对两个图像进行预处理，包括图像归一化和边缘填充。
1. 图像归一化图像归一化是指将图像的像素值进行归一化处理，使其符合一定的分布规律。
这样做的目的是为了消除图像的亮度和对比度差异，从而提高图像的匹配精度。
常用的图像归一化方法包括：（1）均值归一化：将图像的像素值减去图像的均值，并除以图像的标准差。
（2）直方图均衡化：将图像的像素值映射到一个均匀分布的区间内，从而提高图像的对比度。
（3）对数变换：将图像的像素值取对数，从而将图像的动态范围压缩到一定的范围内。
2. 边缘填充边缘填充是指在图像边缘填充一定宽度的像素值，从而避免在计算互相关时出现边缘效应。
常用的边缘填充方法包括：（1）零填充：在图像边缘填充0值像素。
（2）复制填充：在图像边缘复制边缘像素值。
（3）反射填充：在图像边缘反射图像像素值。
经过图像归一化和边缘填充后，我们可以使用NCC归一化互相关计算两个图像之间的相似度。
NCC归一化互相关的计算公式如下：NCC(x,y)=∑[f(x′,y′)μf][g(x′x,y′y)μg]/σfσg 其中，f(x,y)为第一个图像在(x,y)处的像素值；g(x,y)为第二个图像在(x,y)处的像素值；μf和μg分别为f和g的均值；σf和σg分别为f和g的标准差；NCC(x,y)为第一个图像与第二个图像在(x,y)处的归一化互相关系数。
NCC归一化互相关系数的取值范围为[-1,1]，当NCC(x,y)越接近1时，表示第一个图像与第二个图像在(x,y)处的相似度越高；当NCC(x,y)越接近-1时，表示第一个图像与第二个图像在(x,y)处的相似度越低；当NCC(x,y)接近0时，表示第一个图像与第二个图像在(x,y)处没有明显的相似度。
基于神经网络的图像检索与相似度计算研究
基于神经网络的图像检索与相似度计算研究摘要：随着数字图像的广泛应用，图像检索技术逐渐成为研究热点。
基于神经网络的图像检索与相似度计算方法，能够提高图像检索的准确性和效率。
本文将对基于神经网络的图像检索与相似度计算方法进行分析与研究，探讨其在实际应用中的优势与局限性。
一、引言图像检索是在给定查询图像的情况下，从数据库中检索出与之相似的图像。
目前，传统的图像检索方法主要采用基于颜色、纹理或形状特征的算法。
然而，这些方法往往无法满足用户对图像检索准确性和效率的要求。
为了克服这些限制，基于神经网络的图像检索与相似度计算方法应运而生。
二、基于神经网络的图像特征提取神经网络是一个强大的模式识别工具，可以学习和提取图像中的高级特征。
在基于神经网络的图像检索中，首先需要将图像输入到预先训练好的卷积神经网络中。
通过多层卷积和池化操作，神经网络能够学习到图像的局部和整体特征。
最后，利用全连接层将提取到的特征向量表示图像，以便进行相似度计算和检索。
三、基于神经网络的相似度计算在图像检索中，相似度计算是一个关键的步骤。
传统的相似度计算方法主要基于距离度量，如欧氏距离或余弦相似度。
然而，这些方法无法捕捉到图像的高级语义特征。
基于神经网络的相似度计算方法可以通过在神经网络中定义相似度函数来解决这个问题。
常用的方法是将两个图像输入到同一个神经网络中，计算它们在网络中的特征表示之间的距离。
通过最小化这个距离，可以找到最相似的图像。
四、基于神经网络的图像检索系统基于神经网络的图像检索系统包含以下几个步骤：首先，将图像输入到预训练好的神经网络中，提取图像的特征向量。
然后，对特征向量进行归一化，以便进行相似度计算。
接下来，计算查询图像与数据库中所有图像的相似度，并按照相似度进行排序。
最后，根据用户的需求，将相似度较高的图像呈现给用户或者返回相似度最高的若干图像。
五、基于神经网络的图像检索与相似度计算的优势与挑战基于神经网络的图像检索与相似度计算方法具有以下几个优势：首先，能够提取出更高级别的图像特征，比传统方法更加准确。
结构相似性
结构相似性
SSIM(Structural Similarity)，结构相似性，是一种衡量两幅图像相似度的指标。
该指标首先由德州大学奥斯丁分校的图像和视频工程实验室(Laboratory for Image and Video Engineering)提出。
SSIM使用的两张图像中，一张为未经压缩的无失真图像，另一张为失真后的图像。
结构相似性，是一种衡量两幅图像相似度的指标，通常用作图像质量评估，在图像重建、压缩领域，可以计算输出图像与原图的差距。
MSE有很多算法可以计算输出图像与原图的差距，其中最常用的一种是Mean Square Error loss（MSE）。
它的计算公式很简单：
M S E = 1 n ∑[ I i − K i ] 2 MSE=\frac{1}{n} \sum [I_i-K_i]^{2} MSE=n1∑[Ii−Ki]2
就是计算重建图像与输入图像的像素差的平方，然后在全图上求平均。
有时候两张图片只是亮度不同，但是之间的MSE loss 相差很大。
而一幅很模糊与另一幅很清晰的图，它们的MSE loss 可能反而相差很小。
作为结构相似性理论的实现，结构相似度指数从图像组成的角度将结构信息定义为独立于亮度、对比度的，反映场
景中物体结构的属性，并将失真建模为亮度、对比度和结构三个不同因素的组合。
用均值作为亮度的估计，标准差作为对比度的估计，协方差作为结构相似程度的度量。
真假目标红外图像相似度检测算法
真假 目标红外 图像相似度检 测算法
张 健 ，毛． －７ ，赵保 军 ，王 靖
（ ． 京理工大学 电子 工程 系 ，北京 １０ ８ ；２ １北 ０ ０ １ ．北京工程装备系统工程研究所 ，北京 １０ ９ ０ ０ ３）
摘要 ：本文提 出 了真 、假 目标红外 图像相似性定量 的计算 方法。该方法应用小波变换将真 、假 目标的红外 图像分 解 为不用层 次的子图像 ；利用 Ｈ ｒｉ角点检测算子提取 不用层 次子图像 的特征点 ，构成特征点集 ；并利用 改进的 ａｒ ｓ Ｈａｓｏｆ距 离计 算 出特征 点集之 间的 Ｈ ｕｄ ｒ 距 离。该距 离越 小说明真 、假 目标的红外 图像越相似 ，也就说 明 ｕｄ ｒｆ ａ ｓｏｆ ｆ 假 目标 的红外示假效 果越好 。实验 结果证明该算法能客观准确 的计 算出真 、假 目标红外图像的相似度 ，计算过程
Ｚ ＨＡＮＧ Ｊａ ，ＭＡ Ｅ －ｅ，Ｚ ｉｎ Ｏ ｒｋ ＨＡＯ Ｂａ － ｎ ， ｏｊ ｕ Ｇ ｎ Ｊ ｇ ｉ
（ ． ｐ ｒ ｎ ｌ ｔ ｎｃ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｂ Ｏｎ ｓｉ ｔ ｏ ｅｈ ｏｏｙ Ｂ Ｏｎ ０ ０ １Ｃ ｉ ； １Ｄｅａｔ ｔｆＥｅ ｒ ｉＥ ｇｎｅｉ ， ｅ＇ｇＩ ｔｕｅ ｆＴｃ ｎ ｌｇ ， ｅ ｉ １ ０ ８ ， ｈｎ ｍｅ ｏ ｃ ｏ ｎ ｉ ｎ ｔ ｇ ａ ２ Ｓｓ ｍｓ ｎ ｉｅｒ ｇＲ ｓａｃ ｓｉ ｔ Ｅ ｇｎ ｅｉ ｕ ｍ ｎ ｅ＇ｇ Ｂ Ｏｎ ０ ０ ３ Ｃ ｉ ．ｙ ｔ ｇｎｅｉ ｅｅｒｈ ｎｔｕｅ ｆ ｎ ｉｅｒ ｇ ｅ Ｅ ｎ Ｉ ｔ ｏ ｎ ｉ ｅ ｔ ｏｎ ， ｅ＇ｇ １０ ９ ， ｈｎ ｐ Ｂ ｉ ｉ ａ）
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1、图片大小规格化
为了比较两个图像，应该使其大小完全一致，这里可以设置为两个图片中较大的那个大
小，长宽。
function Resize(const Source: TBitmap; var Dest: TBitmap): Boolean;
begin
if not Assigned(Dest) then
Dest := TBitmap.Create;
Dest.pixelformat := pf24bit;
Dest.Width := BMPWIDTH;
Dest.Height := BMPHEIGHT;
Dest.Canvas.CopyRect(Rect(0, 0, Dest.Width - 1, Dest.Height - 1), Source.Canvas,
Rect(0, 0, Source.Width - 1, Source.Height - 1));
end;
2、图像灰度化
图像灰度化的方法有多种，这里介绍两种。一种是绝对平均值，一种是加权平均值。其
实质就是将RGB三原色的色值相加，平均后赋予新值。不同的只是RGB三原色的权重不
同。
绝对平均值
function Gray1(const Source: TBitmap): Boolean;
var
p : PByteArray;
w : Integer;
i, j : Integer;
begin
for i := 0 to Source.Height - 1 do
begin
p := Source.ScanLine[i];
for j := 0 to (Source.Width - 1) do
begin
w := p[3 * j] + p[3 * j + 1] + p[3 * j + 2];
w := w div 3;
w := byte(w);
p[3 * j] := w;
p[3 * j + 1] := w;
p[3 * j + 2] := w;
end;
end;
end;
加权平均值
function TForm1.Gray2(const Source: TBitmap): Boolean;
var
p : PByteArray;
w : Integer;
i, j : Integer;
begin
for i := 0 to Source.Height - 1 do
begin
p := Source.ScanLine[i];
for j := 0 to (Source.Width - 1) do
begin
w := (p[3 * j] * 28 + p[3 * j + 1] * 151 + p[3 * j + 2] * 77);
w := w div 3;
w := byte(w);
p[3 * j] := w;
p[3 * j + 1] := w;
p[3 * j + 2] := w;
end;
end;
end;
3、抽取直方图
由于是灰度图，所以只会有256种灰度值，计算直方图
function GetHisogram(const Source: TBitmap; var His: TSamp): Boolean;
var
i, j, c : Integer;
p : PByteArray;
begin
try
//取样
for i := 0 to 255 do
His[i] := 0;
for i := 0 to Source.Height - 1 do
begin
p := Source.ScanLine[i];
for j := 0 to Source.Width - 1 do
begin
c := p^[j * 3];
Inc(His[c]);
end;
end;
finally
tb.Free;
end;
end;
4、判断相似度
这里采用的是一个公式，，g，s分别为两附图片的直方图，N为
直方图抽样个数。
function GetSimilar(const HisA, HisB: TSamp): Double;
var
i, j : Integer;
function DivideAbs(const NumA, NumB: Integer): Double;
var
Tabs : Integer;
begin
Tabs := Abs(NumA - NumB);
if NumA >= NumB then
Result := NumA
else
Result := NumB;
if Result <> 0 then
Result := Tabs / Result;
end;
begin
Result := 0.0;
if Length(HisA) <> Length(HisB) then
Exit;
for i := 0 to Length(HisA) do
begin
Result := Result + 1 - DivideAbs(HisA[i], HisB[i]);
end;
Result := Result / Length(HisA);
end;