Content Based Image Retrieval (CBIR) is to store and retrieve images using the feature description of image contents. In order to support more accurate image retrieval, it has become necessary to develop features that can effectively describe image contents. The commonly used low-level features, such as color, texture, and shape features may not be directly mapped to human visual perception. In addition, such features cannot effectively describe a single image that contains multiple objects of interest. As a result, the research on feature descriptions has shifted to focus on higher-level features, which support representations more similar to human visual perception like spatial relationships between objects. Nevertheless, the prior works on the representation of spatial relations still have shortcomings, particularly with respect to supporting rotational invariance. Rotational invariance is a key requirement for a feature description to provide robust and accurate retrieval of images.
This thesis proposes a high-level feature named 8AB (8 Angular Bin) that effectively describes the spatial relations of objects in an image while providing rotational invariance. With this representation, a similarity calculation and a retrieval technique are also proposed. In addition, this thesis proposes a search-space pruning technique, which supports efficient image retrieval using the 8AB feature. The 8AB feature is incorporated into a CBIR system, and the experiments over both real and synthetic image sets show the effectiveness of 8AB as a high-level feature and the efficiency of the pruning technique.
내용 기반 영상 검색(CBIR)은 영상 자체의 내용을 기술하는 특성을 이용하여 영상을 저장하고 검색하는 기법이다. 좀더 정확한 영상 검색을 지원하기 위하여 영상 내용을 좀 더 효과적으로 기술할 수 있는 특성의 개발이 필요하게 되었다. 현재 주로 사용되고 있는 낮은 레벨의 색상, 질감, 형태 등의 특성은 인간의 인지와 직접적으로 연관이 되지 않으며, 여러개의 객체가 포함되어 있는 영상은 잘 기술하지 못한다는 단점을 가진다. 이러한 단점을 보완하기 위하여 영상 검색 분야의 연구는 높은 레벨의 특성에 대한 연구로 진행되게 되었다. 높은 레벨의 특성은 좀 더 인간의 인지와 유사한 형식으로 영상을 기술하며, 대표적인 특성으로는 객체 간의 위치 관계 표현 등이 있다. 하지만 객체 간의 위치 관계 표현에 대한 이전의 연구들은 회전된 영상은 검색하지 못한다는(Not rotation invariant) 단점이 있다. 하지만 회전 불변(rotation invariant)은 정확한 영상 검색을 위한 특성 기술에 있어 중요하다.
본 논문에서는 객체 간의 위치 관계를 효과적으로 표현하기 위한 높은 레벨의 특성인 8AB(8 Angular Bin)라는 새로운 기법을 제안한다. 8AB 기법은 회전 불변을 지원한다. 제안한 기법을 이용한 유사도 계산 및 검색 기법 역시 제안되었다. 또한 본 논문에서는 검색 시간을 단축하기 위한 검색 공간 축소 기법을 제안하였다. 이러한 기법들을 이용하여 내용 기반 영상 검색 시스템을 개발하였으며, 실제 데이터와 이론적인 데이터를 사용하여 실험을 행하여 제안된 기법의 유효성 및 검색 공간 축소 기법의 성능을 보였다.
