基于图像检索的高校作品管理系统*

郭华峰，张浩喆（.浙江工贸职业技术学院信息传媒学院，浙江温州35003；.武汉大学计算机学院，湖北武汉43007）

基于图像检索的高校作品管理系统*

郭华峰1，张浩喆2
（1.浙江工贸职业技术学院信息传媒学院，浙江温州325003；2.武汉大学计算机学院，湖北武汉430072）

针对高校作品管理效率低下、重复上传和搜索类型单一等问题，提出了基于图像检索的高校作品管理系统。系统采用ASP.NET网站开发技术和基于感知哈希算法的图像检索技术开发实现。系统的开发完成提升了高校作品管理的效率，提高了学生的学习参与度，这将为高校教学质量的提升带来助力。

作品管理；图像检索；感知哈希算法；ASP.NET

0　引言

对于当代的大学生，自主学习和交流互动是不可缺少的学习方法之一。但是，多方面的因素会造成学习没动力或动力提不起来，包括课后碰到问题不能及时解决，没有学习氛围，看书乏味，提不起兴趣，缺乏方便快捷的学习交流平台等。

高校作品管理系统是将高校大学生的作品和创意想法，进行分类与管理，通过图片、视频、FLASH、word文档和PPT文档等方式展示给当代大学生，实现大学生资源共享、信息互换、鼓励创新的信息平台。学生通过该平台，能根据自己的需要获取相关的信息，通过与作品作者的及时交流，从不同的作品和创意中找到适合自己的逻辑思路，从而更好地解决课程学习中遇到的问题。

现如今大部分高校教学资源丰富，教学思维创新，学生社团文化更是丰富多彩，在此期间，产生了大量优秀的作品。然而这些优秀的作品不能很好地实现资源共享，其优秀的学习理念也不能很好的被其他需要的人所获知。部分高校教学系统虽有一些对于学生成果展示的内容，但也存在着内容不够丰富，分类不够明确，作品重复上传等问题。此外，用户也有根据看到的优秀作品图像进行图像检索的需求，而现有的网站系统往往不能提供这方面的功能［1-3］。

基于以上情况，本文引入图像检索技术解决作品重复上传和搜索类型单一的问题，引入ASP.NET网站开发技术优化具体的作品管理问题，提出了基于图像检索的高校作品管理系统。图像检索技术使该系统的检索功能得到了进一步的拓展，提高了搜索的效率，改善了用户的体验，优秀作品的示范展示能很好地吸引学生的眼球，能更好的使学习者集中注意力，达到以学习为第一要素的主要目的。

1　系统的图像检索技术

图像检索技术的研究从20世纪70年代开始，经历了从基于文本的图像检索技术到基于内容的图像检索技术的转变过程。基于文本的图像检索技术主要利用文本描述的方式描述图像的特征，如学生平面作品的名称、作者和描述等。基于内容的图像检索技术则对图像的语义内容，如图像的颜色、纹理、布局等进行分析和检索。基于内容的图像检索技术是当今图像检索研究的重点，得到了广泛深入的研究［4-6］。其中，本系统采用了基于感知哈希算法的图像检索方法［7-8］，该方法为每张图片生成一个字符串格式的指纹，用于描述图片的相似度。整个算法分为缩小图片尺寸、转为灰度图片、计算灰度平均值、比较像素的灰度、计算哈希值和对比图片指纹等几个步骤，如图1所示。

图1　基于感知哈希算法的图像检索方法步骤

2　系统分析与设计

2.1系统功能分析

经过前期充分的调研，我们设计了基于图像检索的高校作品管理系统的功能模块，其功能模块图如图2所示。

系统主要分为8大模块，分别是作品管理、作品展示、留言管理、会员管理、评论管理、评分管理、会员个人中心和多类型检索。详细描述如下：

（1）作品管理。主要对作品进行分类、排版等一系列的管理，实现其增、删、改、查等功能，在作品上传过程中使用图像检索技术对作品图像类似的作品进行重复率排行，给管理员管理作品提供更多的参考。

图2　系统功能模块图

（2）作品展示。根据作品的类型及特色进行展示。以往的作品展示方式比较单一，新系统提供的展示方式将更加多元化，在原有展示方式的基础上，使用JavaScript和JQuery等技术，实现动态的展示效果。

（3）留言管理。留言是他人对作品、对网站意见的一种反馈。管理者根据他人反馈的信息对网站进行相关的修改与完善。主要有“留言”、“审核”、“回复”3个主要功能。用户在网页上留言，管理员进行审核，留言通过审核后给予显示及回复。

（4）会员管理。游客通过注册成为会员，会员在下次登录时可以进行留言和评论等功能。管理员针对已注册的会员进行管理，用户只有在注册后才能留言、评论及评分。

（5）评论管理。主要以文字的方式对作品进行评论，用户可以通过评论相互交流。

（6）评分管理。以打分或打星星的方式进行评分，管理员会根据会员的打分对作品进行相关的管理，并根据会员打分的情况对作品进行分类排序。

（7）会员个人中心。每个注册后的会员都会有一个个人主页，这里可以查看自己的个人信息、已上传的作品信息和评论，也可以对他人发送私信等。

（8）多类型检索。提供文字检索和图像检索两种方式，为在展台等地方展示的优秀作品提供更多的搜索条件，便于作者之间的学习交流。

2.2数据库设计

根据对系统的前述需求分析，设计系统的数据库，数据库设计工具采用PowerDesigner软件。其中，设计管理员表用于存储管理员的账号密码，设计会员表以存储网站会员的账户信息以及个人信息，设计作品类别表、作品表、作品内容表用于存储高校作品的分类以及详细信息，设计作品评论表、评分表以存储会员对作品的评论和评分等评价信息。其中，部分重要数据库表的设计如图3所示。

图3　系统的数据库设计

3　系统实现

3.1关键技术

基于图像检索的高校作品管理系统主要由ASP. NET网站技术、SQL Server数据库技术和图像检索技术三种技术开发实现。系统的作品管理和作品展示等业务功能主要使用ASP.NET的数据库访问技术实现，其中添加图片作品的主要实现代码如下：

//获取上传文件的扩展名

fileExtension=System.IO.Path.GetExtension（FileU-pload1.FileName）.ToLower（）；

//用循环来判断上传文件的扩展名是否在合法的扩展名集合里

for（inti=0；i＜allowedFileExtension.Length；i++）

｛

//如果上传文件的扩展名和合法的扩展名集合中的某一项一样，用变量isValid标记为真

if（fileExtension==allowedFileExtension［i］）

isValid=true；

｝

//如果变量isValid为真，也就是文件是图片

if（isValid）

｛

//获取时间的字符串，包括年月日小时分秒毫秒

dateString=DateTime.Now.ToString（"yyyyMMddhhmmss"）+DateTime.Now.Millisecond.ToString（）；

//创建一个随机对象

Random r=new Random（）；

//获取上传到服务器的文件名

uploadFileName=dateString+r.Next（10000）.To-String（）+fileExtension；

//上传文件到网站的UpLoad文件夹下

Path=Server.MapPath（"../../Images/Upload/"）+ uploadFileName；

FileUpload1.SaveAs（Path）；

//生成缩略图

Bitmap img=new Bitmap（20，20）；

Graphicsg=Graphics.From Image（img）；

g.Draw Image（System.Drawing.Image.FromFile（Path），0，0，20，20）；

g.Dispose（）；

NewPath=Server.MapPath（"../../thumbnail/"）+ uploadFileName；

img.Save（NewPath）；

img.Dispose（）；

｝

else

｛

MessageBox.Show（this，"上传作品不符合上传作品格式！"）；

return；

｝

系统对作品图片的检索使用了基于感知哈希算法的图像检索技术，该算法主要包括缩小图片尺寸、转为灰度图片、计算灰度平均值、比较像素的灰度、计算哈希值和对比图片指纹等几个步骤。其中，被搜索图片与数据库中作品图片的比较检索代码如下：

byte［］histogram=new byte［64］；

string strFileName=reader.GetString（reader.GetOrdinal（"path"））；

string result1=reader.GetString（reader.GetOrdinal（"histogram"））；

histogram=ReduceColor（imgOutput）；//缩小图片尺寸

byteaverage=CalcAverage（histogram）；//计算灰度平均值

string result=ComputeBits（histogram，average）；//比较像素的灰度，得到哈希值

int count=CalcSimilarDegree（result1，result）；//对比图片指纹，得到相似度值

if（count＜=10）//相似度值小于等于10则认定为相似

｛

resultpath+="，"+strFileName；

i++；

｝

3.2实现效果

系统实现过程中，大学生作品的展示采用了多种方式，包括图文列表、瀑布式和动画等。其中作品的瀑布式展示效果如图4所示，作品分4列瀑布式呈现，每列上下动态滚动，单击每幅作品可以进入作品的详细介绍页面。

系统也实现了对作品图像的搜索功能，用于对相似作品的检索，其中，基于感知哈希算法实现的作品图像检索效果如图5所示。

图4　大学生作品的瀑布式展示

图5　基于感知哈希算法的作品图像检索效果

4　总结

经过多年的教学建设，大部分高等院校都积累了大量优秀的学生作品，然而这些学生作品往往存在着管理效率低下、重复上传和搜索类型单一等问题。针对这种情况，本文引入ASP.NET网站开发技术解决了具体的作品管理问题，引入基于感知哈希算法的图像检索技术解决了作品重复上传和搜索类型单一的问题，设计和开发实现了一个基于图像检索的高校作品管理系统。该系统的成功实现将显著提升高校作品管理的效率，提高学生的学习参与度，从而带动学校教学质量的进一步发展。

［1］刘羽.基于MVC高校挑战杯作品信息系统的设计与实现［D］.南昌大学，2012.

［2］牛群.学生美术作品管理系统设计［D］.吉林大学，2013.

［3］张乐鉴.美术作品数字化管理系统［D］.天津大学，2013.

［4］李向阳，庄越挺，潘云鹤.基于内容的图像检索技术与系统［J］.计算机研究与发展，2001，38（3）:344-354.

［5］刘广海，吴璟莉.基于颜色体积直方图的图像检索［J］.计算机科学，2012，39（1）:273-275，280.

［6］张思思，刘宇，赵志滨.一种基于相邻匹配的分形图像检索算法［J］.计算机科学，2015，42（12）:292-296，311.

［7］季秀云.基于内容的图像哈希检索算法研究［D］.西安电子科技大学，2014.

［8］欧新宇，伍嘉，朱恒等.基于深度自学习的图像哈希检索方法［J］.计算机工程与科学，2015，37（12）:2386-2392.

（责任编辑：潘修强）

UniversityWorksM anagement System based on Image Retrieval

GUOHua-feng1，ZHANG Hao-zhe2
（1.Collegeof Information and Communications，Zhejiang Industry&TradeVocationalCollege，Wenzhou，325003；2.Schoolof Computer，Wuhan University，Wuhan，430072）

In view of the problems containing low efficiency ofworksmanagement，repeatupload works and single type search in colleges and universities，the university work management system based on image retrieval is proposed.The system is developed and completed by the ASP.NET website development technology and image retrieval technology based on perceptual hash algorithm. The completion of the system development can improve the efficiency of university worksmanagement and the participation of students，whichwillhelp to enhance thequality of teaching in collegesand universities.

w orkmanagement；image retrieval；perceptualhash algorithm；ASP.NET

TP317.4

A

1672-0105（2016）01-0045-05

10.3969/j.issn.1672-0105.2016.01.012

2016-01-22

温州市公益性科技计划项目（G20140049）；浙江工贸职业技术学院教师科技创新活动计划项目（G150104）

郭华峰，硕士，浙江工贸职业技术学院副教授，主要研究方向：图像处理、模式识别。张浩喆，武汉大学计算机学院本科在读，主要研究方向：信息安全，信息内容检索。