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淺究基于云計(jì)算的圖像分類算法
圖像分類，根據(jù)各自在圖像信息中所反映的不同特征，把不同類別的目標(biāo)區(qū)分開來(lái)的圖像處理方法。它利用計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行定量分析，把圖像或圖像中的每個(gè)像元或區(qū)域劃歸為若干個(gè)類別中的某一種，以代替人的視覺判讀。
摘要：針對(duì)單一單板機(jī)的圖像分類效率低的缺陷，提出一種基于云計(jì)算的圖像分類算法。首先通過(guò)特征提取算法提取圖像的多種特征，然后采用Map/Reduce模型對(duì)圖像進(jìn)行匹配和分類，根據(jù)匹配結(jié)果得到圖像的最優(yōu)分類結(jié)果，最后采用Matlab軟件實(shí)現(xiàn)圖像分類的仿真實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，相比于其他圖像分類算法，該算法減少了圖像的分類時(shí)間，提高了圖像的分類速度，尤其對(duì)大規(guī)模圖像分類優(yōu)勢(shì)更加明顯。
關(guān)鍵詞：云計(jì)算;圖像分類;特征匹配;特征提取
引 言
圖像分類可以實(shí)現(xiàn)圖像目標(biāo)識(shí)別、機(jī)械故障診斷、狀態(tài)監(jiān)測(cè)以及模式識(shí)別等，其在工業(yè)生產(chǎn)和軍事打擊等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值[1]。
圖像分類通過(guò)提取反應(yīng)目標(biāo)圖像屬性的特征信息，結(jié)合分類器實(shí)現(xiàn)圖像分類[2]。傳統(tǒng)圖像分類方法主要有支持向量機(jī)算法、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等，它們通過(guò)特征提取實(shí)現(xiàn)圖像分類和識(shí)別，但計(jì)算機(jī)復(fù)雜度大[3?4];文獻(xiàn)[5]提出基于自相關(guān)匹配檢測(cè)的圖像分類識(shí)別算法，并應(yīng)用于機(jī)械故障檢測(cè)，通過(guò)提取機(jī)械故障狀態(tài)下的CT掃描圖像，對(duì)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類，實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像的故障屬性分類識(shí)別，提高故障診斷性能，但該算法采用單特征的圖像分類方法，不能對(duì)大規(guī)模圖像進(jìn)行集成處理和分類，圖像批處理的效能不佳，效率較低。
針對(duì)上述問(wèn)題，本文提出基于云計(jì)算的圖像分類算法。首先提取圖像的多種特征，然后采用Map/Reduce模型對(duì)圖像進(jìn)行匹配和分類，根據(jù)匹配結(jié)果得到圖像最優(yōu)分類結(jié)果，最后采用Matlab軟件進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)圖像分類。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了本文方法的有效性，展示了本文設(shè)計(jì)的圖像分類算法在實(shí)現(xiàn)圖像云計(jì)算分類中的優(yōu)越性能，實(shí)現(xiàn)框圖如圖1所示。
一、圖像預(yù)處理及特征提取
1.1 圖像采集及預(yù)處理
二、圖像分類算法改進(jìn)實(shí)現(xiàn)
2.1 算法設(shè)計(jì)
采用快速迭代收縮閾值算法，通過(guò)云計(jì)算實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像分類過(guò)程的快速搜索處理，提高圖像的分類效率。
2.2 算法的演現(xiàn)流程
(1) 設(shè)輸入圖像為，采用云計(jì)算批處理基礎(chǔ)進(jìn)行網(wǎng)格計(jì)算，得到圖像輸出的像素序列。
(2) 采用小波降噪算法對(duì)圖像進(jìn)行降噪，并采用自相關(guān)檢測(cè)器進(jìn)行自適應(yīng)濾波，得到輸出圖像為：。
(3) 對(duì)圖像的屬性特征進(jìn)行分析和提取，得到能描述待分類圖像內(nèi)容的仿射不變矩和高階矩。
(4) 計(jì)算目標(biāo)與候選區(qū)域像素的權(quán)重，進(jìn)行圖像偏差補(bǔ)償加權(quán)，得到圖像的紋理信息和高階矩特征。
(5) 運(yùn)用Map/Reduce模型估計(jì)圖像沿滑動(dòng)平均窗口經(jīng)過(guò)特征點(diǎn)匹配得到圖像分類的Map/Reduce模型，實(shí)現(xiàn)圖像分類。
三、實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)集為Corel標(biāo)準(zhǔn)圖像庫(kù)，圖像庫(kù)中含有大量各種屬性的圖像，在進(jìn)行Corel標(biāo)準(zhǔn)圖像庫(kù)的檢索過(guò)程中，需要進(jìn)行圖像分類處理，以圖像庫(kù)中的花朵、動(dòng)物作為研究對(duì)象，得到原始的測(cè)試圖像如圖2所示。
首先進(jìn)行圖像的降噪處理和特征提取，通過(guò)特征提取算法提取圖像的高階矩特征和仿射不變矩特征，然后采用Map/Reduce模型對(duì)圖像進(jìn)行匹配和分類，得到的分類結(jié)果如圖3和圖4所示。
從圖3和圖4可知，本文方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)Corel標(biāo)準(zhǔn)圖像庫(kù)中圖像的快速分類檢索，準(zhǔn)確輸出圖像的類別屬性，為了定量測(cè)試分類算法在效率和準(zhǔn)確度方面的性能，采用1 000次蒙特卡洛實(shí)驗(yàn)進(jìn)行多特征融合并用傳統(tǒng)方法進(jìn)行圖像分類，得到圖像分類的指標(biāo)對(duì)比結(jié)果如圖5，圖6所示。
從圖5，圖6可見，采用本文算法通過(guò)對(duì)圖像的多特征提取和融合，在Map/Reduce模型中實(shí)現(xiàn)圖像分類，其準(zhǔn)確度較高，執(zhí)行效率較高，有效減少分類時(shí)間，總體性能優(yōu)于傳統(tǒng)方法。
四、結(jié) 語(yǔ)
針對(duì)大規(guī)模圖像庫(kù)中圖像的分類識(shí)別問(wèn)題，提出一種基于云計(jì)算的圖像分類算法，進(jìn)行采集圖像和降噪預(yù)處理，為圖像分類模型提供數(shù)據(jù)信息輸入，采用小波降噪進(jìn)行圖像提純，提取圖像的高階矩和仿射不變矩等多種特征，在Map/Reduce模型中實(shí)現(xiàn)特征融合和特征匹配，實(shí)現(xiàn)分類優(yōu)化，研究結(jié)果表明，本文方法的圖像分類準(zhǔn)確度高，執(zhí)行效率較好。
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