Abstract
Contents-based image retrieval methods are in general more objective and effective than text-based image retrieval algorithms since they use color and texture in search and avoid annotating all images for search. SIM(Self-organizing Image browsing Map) is one of contents-based image retrieval algorithms that uses only browsable mapping results obtained by SOM(Self Organizing Map). However, SOM may have an error in selecting the right BMU in learning phase if there are similar nodes with distorted color information due to the intensity of light or objects' movements in the image. Such images may be mapped into other grouping nodes thus the search rate could be decreased by this effect. In this paper, we propose an improved SIM that uses HSV color model in extracting image features with color quantization. In order to avoid unexpected learning error mentioned above, our SOM consists of two layers. In learning phase, SOM layer 1 has the color feature vectors as input. After learning SOM Layer 1, the connection weights of this layer become the input of SOM Layer 2 and re-learning occurs. With this multi-layered SOM learning, we can avoid mapping errors among similar nodes of different color information. In search, we put the query image vector into SOM layer 2 and select nodes of SOM layer 1 that connects with chosen BMU of SOM layer 2. In experiment, we verified that the proposed SIM was better than the original SIM and avoid mapping error effectively.
내용기반 이미지 검색은 색상, 질감 등의 이미지 자체의 자질들을 이용하여 검색하므로 텍스트 기반 이미지 검색의 객관성 부족과 모든 이미지에 사람이 주석을 달아야 하는 단점을 보완할 수 있는 이미지 검색 방법이다. 이러한 내용 기반 이미지 검색에서 사용되는 방식 중 SIM(Self-organizing Image browsing Map) 방식은 SOM 알고리즘을 이용하여 이미지들을 브라우징 가능한 그룹으로 맵핑하고 그 결과를 바탕으로 이미지를 검색하게 된다. 하지만 비슷한 이미지라 할지라도 이미지의 밝기, 피사체의 움직임 등에 의하여 색상 정보가 다르게 나타나게 되면 SOM 알고리즘의 학습 과정에서 유사한 이미지들을 그룹화한 노드를 BMU로 선택하지 못하고 떨어져 있는 다른 노드를 선택하게 된다. 이 경우 학습이 진행되면서 유사한 이미지들이 군집하는 과정을 거치지만 학습이 완료될 때까지 다른 유사 이미지들을 그룹화한 노드에 맵핑이 되지 못하는 경우가 발생한다. 그 결과, 검색 결과에 나타나지 못하여 적합 이미지 검색률이 낮아 질 수 있다. 따라서 본 논문에서는 HSV 색상모델을 이용하여 양자화하고 이미지의 색상 특징 벡터를 추출한 뒤 SOM 알고리즘을 이용하여 이미지들을 브라우징 가능한 그룹으로 맵핑한다. 이때 SIM 방식의 문제점인 유사 이미지가 따로 맵핑되어 적합 이미지 검색률이 낮아지는 것을 줄이기 위하여 SOM을 두 개의 층으로 구성한다. 첫 번째 층에서 이미지의 색상 자질을 이용하여 학습을 완료한 후, 학습이 완료된 첫 번째 층 맵의 각 노드들의 연결 가중치를 이용하여 두 번째 층에서 다시 한번 학습을 수행한다. 두 개의 층으로 학습이 완료된 두 번째 층의 SOM에 질의 이미지의 특징 벡터를 입력하여 BMU를 선택하고 BMU와 연결된 첫 번째 층의 노드를 최종 선택하여 이미지를 검색한다. 실험결과, 제안된 이미지 검색 방법이 기존의 이미지 검색 방법 보다 적합 이미지의 검색 성공률이 높은 것을 확인 할 수 있었다.