Comparaison des méthodes d indexation d images par le contenu dans les domaines de luminance et transformés

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1 MADA-ETI, ISSN , Vol., 0 Coparaiso es éthoes iexatio iages par le coteu as les oaies e luiace et trasforés Raafiarisoa M. H., Rakotoraia T. E., Rakotoiraho S. 3 Laboratoire e Télécouicatio, Autoatique, e Sigal, et Iages (TASI) Départeet Télécouicatio Ecole Supérieure olytechique Ataaarivo Uiversité Ataaarivo B 500, Akatso Ataaarivo 0 - Maagascar hraafiarisoa@yahoo.fr, tahia.ezechiel@gail.co, 3 rakotoiraho@gail.co Résué Cet article présete ue coparaiso es éthoes iexatio iages les plus utilisées actuelleet. Ces techiques sot basées sur le coteu visuel e l iage ; à savoir, as le oaie e luiace : la couleur, la texture e utilisat ue atrice e cooccurrece à iveaux e gris (GLCM) ; et as les oaies trasforés, la trasforée e oelettes iscrète (DWT) et la trasforée e Fourier iscrète. L histograe es couleurs a été utilisé as l iexatio par la couleur. Das le cas e l iexatio par la texture, les caractéristiques e l iage sot obteues à partir u GLCM. our ce qui est e l iexatio par la DWT, les caractéristiques sot obteues à partir u résultat e cette trasforée. Mots clés : CBIR, recherche iages, iexatio, base e oées iages, couleur, histograe, GLCM, texture, oelettes. Abstract This article presets a copariso betwee the ore use iage iexig ethos. These techiques are base o visual cotet; which are, colour, texture usig the Gray Level Co-occurrece Matrix (GLCM). I the trasfor oai, we use the Discrete Wavelet Trasfor (DWT) a the Discrete Fourier Trasfor. Colour histogra is use i colour iexig. I the case of texture iexig, we get the iage characteristics by usig the GLCM. A for iexatio usig the DWT, we ca get the characteristics by the results of the wavelet trasfor. Keywors: CBIR, iexig, iage atabases, colour, histogra, GLCM, texture, wavelet. 4

2 . Itrouctio Le oaie u traiteet es iages a cessé évoluer ces erières aées. La recherche iages eviet e plus e plus ifficile vu le obre iportat iages sur Iteret. Il est oc iportat e bâtir u systèe qui peret ue recherche rapie et efficace es iages à partir es caractéristiques e cette iage. La recherche iages est utilisée as plusieurs oaies tels que la téléétectio, l exploratio es fos aris, la éecie, l éucatio, etc. Ue es éthoes utilisées jusqu à aiteat est la recherche par ots-clés (Google, etc.). E effet, les ots clés sot isérés auelleet as chaque iage afi e le écrire, o appelle cela l iexatio auelle. Si le obre iages est assez iportat, cette éthoe s avère iaéquate. Il serait alors plus retable effectuer ue iexatio autoatique e l iage e utilisat certais attributs e l iage, etre autres, la couleur, la texture ou ecore la trasforée e Fourier ou la trasforée e oelettes.. Matériels et éthoes MADA-ETI, ISSN , Vol., 0 Les bases e oées géériques sot celles ispoibles pour le gra public via Iteret tais que les bases e oées spécifiques sot spécifiques à u oaie applicatio, par exeple, utilisé as la éecie.. Iexatio as le oaie e luiace.. Iexatio par la couleur Afi éviter l apparitio e fausses couleur as les iages, l espace e représetatio utilisé est l espace HSV (Hue Saturatio Value) [9]. Deux éthoes peuvet être utilisées as ue iexatio par la couleur : l histograe couleur et le oet es couleurs. L histograe couleur est obteu par la forule [] : h MN M N ( c) = ( f ( i, c) i= j= δ (0) Le oet es couleurs e l iage qui est représeté par trois valeurs []: L espérace : x = i= j= I ( i, (0) lusieurs éthoes peuvet être utilisées pour iexer es iages as ue base e oées.. Bases e oées e test Ue base e oées ultiéia est u type e base e oées cosacré au stockage et à l'orgaisatio e oées ultiéia : ocuets soores, iages, viéos. Il existe eux types e bases e oées : les bases e oées géériques et les bases e oées spécifiques. La variace : σ = (03) ( I( i, x) i= j= La éviatio staar : s (04) = i= j= ( I ( x, y) x) Ces forules sot valables pour ue iage e taille. 3 5

3 .. Iexatio par la texture MADA-ETI, ISSN , Vol., 0 Iexatio as les oaies trasforés La éthoe la plus utilisée pour l iexatio par la texture est la atrice e cooccurrece à iveaux e gris (Gray Level Cooccurrece Matrix GLCM)..3. Iexatio e utilisat la trasforée e Fourier iscrète Il s agit ietifier les répétitios e iveaux gris selo ue istace et ue irectio oées. Figure 0 : Calcul e la atrice e cooccurrece à iveaux e gris Ue fois les atrices e cooccurrece calculées, il faut calculer les iices e la texture qui sot : l éergie, l etropie, le cotraste et l hoogééité [5] [8] [4]. Eergie = Etropie = Cotraste = Hoogééité i= j= i= j= ( i, (05) ( i log ( i, ( i ( i i= j= = i= j=, (06) ( i, + i, (07), i j j (08) Figure 0 : Coefficiets e la trasforée e Fourier O calcule la trasforée e Fourier iscrète e l iage (Fast Fourier Trasfor - FFT) et o stocke les coefficiets as u vecteur e taille k (obre e coefficiets qui ous itéresse) selo la figure (0)..3. Iexatio e utilisat la trasforée e oelettes iscrète (DWT) L iage sera écoposée trois fois e suite e utilisat la écopositio e oelettes e Haar [6] [8]. LL : Approxiatio e l iage origie LH : Détails horizotaux e l iage origie HL : Détails verticaux e l iage origie HH : Détails iagoaux e l iage origie Eergie = i= j= ( i, (09) ( i, e est le obre occurreces e la paire e iveaux e gris i et j qui sot se trouvet à ue istace l u e l autre. 6

4 MADA-ETI, ISSN , Vol., 0 Avat tout, les escripteurs e toutes les iages e la base e oées sot calculés et esuite sot stockés as ue autre base e oées. Figure 04 : Bloc iagrae e la recherche iages par le coteu [8] Si o ispose ue iage requête Iq, il faut avat tout calculer ses escripteurs ; esuite, il faura les coparer avec ceux es iages e la base e oées iages. Figure 03 : Décopositio e oelettes iscrètes à trois iveaux our chacu es coefficiets représetés sur la figure, ue sigature sera calculée. La forule utilisée pour ce faire est [4]: f r = N Où ( i ( L C ( c( i, ) i= j= (09) c, représete l itesité u pixel au poit i, et N = L C représete la taille e l iage..4 Calcul e la siilarité.4. Les ifférets types e requêtes Il existe e obreux types e requêtes [9]: - arcours au hasar - Navigatio par catégorie - Recherche par ots-clés - Recherche par l exeple - Dérouleet e la recherche.4. Calcul e la istace etre eux iages La éthoe la plus répaue pour évaluer la siilarité etre eux iages est le calcul e la istace eucliiee. La istace eucliiee etre eux poits ( p p,..., ) ( q q ) q = et, Q =,..., est éfiie par [3]: D =, ( p i q i ) i= p (0) Das le cas e l iexatio par la couleur e utilisat l histograe, o peut égaleet utiliser l itersectio histograe [9] : i= ( h, ) i i i i= ( H, M ) = () i Où H et M représetet respectiveet les histograes es iages à coparer. 7

5 .5 Méthoes évaluatio es résultats MADA-ETI, ISSN , Vol., 0 our effectuer l iexatio et la recherche our évaluer la pertiece es résultats e la iages par le coteu, ous avos utilisé le recherche, o peut utiliser eux paraètres, à logiciel Matlab. savoir, la précisio et le rappel [7] [4]. La figure suivate illustre quelques résultats issus ue recherche par la couleur e etioat la b _ réposes _ pertietes précisio = () b _ réposes valeur e la istace qui les sépare e l iage b _ réposes _ pertietes requête : rappel = (3) b _ oées _ pertietes.5. Résultats e la siulatio et iscussios Les tests ot été effectués sur trois bases e oées ifféretes BD, BD et BD3. Iage requête Figure 05 : Extraits e la base e oées iages BD La base BD est ue base e oées hétérogèe. Elle cotiet 89 iages. La base BD est coposée e 6 iages présetat e fortes couleurs et ivisée e plusieurs catégories. Figure 06 : Extraits e la base e oées iages BD La base e oées BD3 quat à elle est ue base e oées coposée e iages très texturées. Figure 07 : Extraits iages e la base e oées BD3 8 D=0.038 D= D= D=0.077 Figure 08 : Résultats par orre e siilarité écroissate Suite à plusieurs tests, ous avos obteu les valeurs e précisio suivates : 70% 60% 50% 40% 30% 0% 0% 0% Histograe Moets Couleur GLCM FFT DWT Couleur+DWT récisio BD récisio BD récisio BD 3 Figure 09 : Coparaiso e la précisio etre les ifféretes éthoes iexatio iages O rearque que la précisio e l iage épe e la base e oées iages utilisée. E effet, pour ue iage très colorée, la recherche iages par ue iexatio par la couleur est plus efficace qu u autre type e recherche. C est égaleet le cas pour les iages très texturées, avec ue iexatio par la texture. Das tous les

6 cas, o peut ire que la probabilité que les iages retrouvées lors ue recherche soiet pertietes est iférieure à 50%. La valeur u rappel est supérieure à celle e la précisio as tous les cas (Figure 0). E oyee, o peut ire que lors ue recherche par la texture, par exeple, il y a plus e 80% e chace que l o retrouve es iages pertietes as les résultats e la recherche. 0,00% 00,00% 80,00% 60,00% 40,00% 0,00% 0,00% Histograe Moets MADA-ETI, ISSN , Vol., 0 Couleur GLCM FFT DWT Couleur+DWT Doaie e luiace Doaies trasforés Cobiaiso e eux Rappel BD Rappel BD Rappel BD3 Figure 0 : Coparaiso u rappel etre les ifféretes éthoes iexatio iages 3. Coclusio et perspectives Aisi oc, pour ue iage qui présete ue forte texture, il est recoaé iexer les iages par la texture afi e perettre ue recherche efficace. Il e est e êe pour les autres cas. De plus, les résultats e la recherche sot aéliorés si o cobie plusieurs éthoes iexatio. Outre l utilisatio e la couleur, e la texture, e la trasforée e Fourier et e la trasforée e oelettes pour iexer es iages, o peut égaleet utiliser les valeurs sigulières [9]. 4. Référeces [] V. Gouet-Bruet, «Base e oées ultiéia, Itrouctio à la recherche par coteu visuel as les baques iages», cours ca, 007. [] T. Hery, Aalyse statistique e l iage, Laboratoire USIQ, Frace, 009. [3]. Maheswary, N. Srivastava, Retrieval of Reote Sesig Iages Usig Colour & Texture Attribute, Iteratioal Joural of Coputer Sciece a Iforatio Security, Vol. 4, No. &, 009. [4] S. Naagopala, B. S. Aiga, N. Deepak, A uiversal oel for Cotet-Base Iage Retrieval, Worl Acaey of Sciece, Egieerig a Techology, 008. [5] M. artio, B. Craariuc, M. Gabbouj, Rock Texture Retrieval usig Gray Level Cooccurrece Matrix, Tapere Uiversity of Techology, Fila, 007. [6] N. G. Rao, V. V. Kuar, V. Krisha, Texture Base Iage Iexig a Retrieval, Iteratioal Joural of Coputer Sciece a Network Security, Vol. 9 No. 5, May 009 [7] B. Roue,. Bas, N. Le Biha, Décopositio et coage hypercoplexes es iages, laboratoire LIS e l Istitut Natioal olytechique e Greoble, Frace, 003. [8] A. Shahbahrai, D. Boroi, B. Juurlik, Copariso betwee Color a Texture features for iage retrieval, Coputer Egieerig Laboratory, Ira, 008. [9] M. Vissac, J. L. Dugelay, «U paoraa sur l iexatio iages fixes», Istitut Euroco, Dept.of Multieia Couicatio,