隨著計算機技術的發(fā)展，多媒體輔助教學在教育尤其是中小學教育中的應用越來越普遍。多媒體為傳統(tǒng)課堂注入了一股新鮮的活力。它能夠營造一個逼真的教學環(huán)境，增強教學信息的表現(xiàn)力，提升教與學的興趣和效率，這些都得益于它自身的特點，就是集文、圖、聲、像于一身。其中“圖”指圖像，圖像具有形象、直觀、具體、生動等特點，是最重要的一種多媒體形式。
　　當圖像教學資源量超過一定限度時，教師和學生極易在海量的資源面前迷失方向。他們需要借助圖像檢索系統(tǒng)快速、有效地尋找、指向目標教學資源。
　　本文討論了一個面向基礎教育的Web圖像搜索系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)。以基礎教育圖像主題詞集為出發(fā)點，把分散于網(wǎng)上的圖像教學資源下載，在進行內(nèi)容分析和特征提取之后，將其整合到圖像索引數(shù)據(jù)庫中。此前的工作統(tǒng)稱為“圖像的預搜索”。同時開發(fā)了一個“圖像檢索系統(tǒng)”，用戶登錄系統(tǒng)后發(fā)出檢索請求，由系統(tǒng)根據(jù)請求信息計算數(shù)據(jù)庫中各記錄的相似度，將滿足條件的記錄圖像作為檢索結果提供給用戶，為在中小學課堂上有效利用網(wǎng)絡圖像教學資源提供支持。
　　
　　一、圖像的預搜索
　　
　　通過人工摘取詞語和借鑒他人詞典兩種途徑，對人教版中小學主要學科課本中出現(xiàn)的可能與圖像相關的所有主題詞進行了收集和整理，最終從學段、學科兩個維度建立了基礎教育圖像主題詞集。主題詞集由15個.txt格式的主題詞文件組成，它們是小學語文、小學數(shù)學、小學科學、小學社會、小學思想品德與生活、初中語文、初中數(shù)學、初中物理、初中化學、初中生物、高中語文、高中數(shù)學、高中物理、高中化學、高中生物。
　　根據(jù)基礎教育圖像主題詞集，利用通用搜索引擎Google和Baidu在Web中搜索與每個主題詞相關的圖像教學資源，同時把資源下載到本地硬盤。對每一幅圖像進行分析并提取它的文件屬性（包括文件名、文件格式、文件大小、圖像URL、網(wǎng)頁URL等）和內(nèi)容特征（包括圖像類別、圖像大小、圖像內(nèi)容描述、圖像主色調(diào)和圖像主體等），將得到的數(shù)據(jù)和信息存儲在與主題詞集對應的15個圖像索引數(shù)據(jù)庫中。15個圖像主題詞文件中的主題詞數(shù)和15個圖像索引數(shù)據(jù)庫中的記錄數(shù)見表1。15個圖像索引數(shù)據(jù)庫在結構上是一致的，其主要字段和字段類型見表2。
　　
　　二、圖像檢索系統(tǒng)
　　
　　Web圖像索引數(shù)據(jù)庫檢索系統(tǒng)由四個模塊組成：登錄模塊、輸入模塊、檢索模塊、輸出模塊。
　　1.登錄模塊
　　
　　在登錄模塊，用戶需要選擇“學段”、“學科”以進入特定的圖像索引數(shù)據(jù)庫進行檢索。學段分為小學、初中、高中三個，學科包括語文、數(shù)學、物理、化學、生物、社會、科學和思想品德與生活八個。例如，如果學段選小學，學科選語文，則對“小學語文”數(shù)據(jù)庫進行訪問。如果所選的學段下沒有所選的學科，則顯示空的資源頁面，如“小學生物”。
　　2.輸入模塊
　　圖像檢索系統(tǒng)的輸入界面包括兩部分：基本檢索和高級檢索。在基本輸入模塊里，系統(tǒng)共設置了五個搜索條件。圖像格式、圖像大小、圖像類別采用下拉列表供用戶選擇，圖像內(nèi)容描述和圖像主色調(diào)采用文本框供用戶填寫。系統(tǒng)的高級輸入模塊最多允許用戶對一幅圖像的四個主體進行設置，每個主體又有七個屬性。主體名稱、顏色、形狀和紋理四個屬性采用下拉列表供用戶選擇，主體位置、方向和大小三個屬性采用文本框供用戶填寫。
　　3.檢索模塊
　　該模塊是整個檢索系統(tǒng)的核心模塊，其主要工作是：接收用戶對目標圖像的條件限制和特征描述，表示成與索引數(shù)據(jù)庫字段對應的形式，計算目標圖像與庫中記錄的相似度。與輸入模塊的基本檢索和高級檢索對應，系統(tǒng)的檢索模塊分基本檢索和高級檢索兩種。
　　第一，基本檢索。
　?。?）對于圖像類別、圖像大小和文件格式，系統(tǒng)采用布爾檢索，即在ImType、ImSize和FileFormat三個字段上，只有庫中記錄與目標圖像嚴格匹配時相似度才為1，否則相似度為0。
　?。?）對于圖像內(nèi)容描述，系統(tǒng)采用模糊檢索。系統(tǒng)自動提取用戶在圖像內(nèi)容描述文本框中輸入的關鍵詞，與庫中記錄的ImContent字段進行比較，本文采用簡單的同義詞比率作為兩者的相似度。
　　（3）用戶在圖像主色調(diào)文本框中輸入的顏色詞，系統(tǒng)將它轉換成HSW顏色值，然后采用模糊檢索求其與庫中圖像的ImMainHue字段的相似度。一幅圖像的主色調(diào)可能有多個，分別計算目標圖像每個主色調(diào)與資源圖像每個主色調(diào)的顏色距離，根據(jù)公式將這些顏色距離轉換成目標圖像與庫中圖像的相似度。
　　將圖像的總相似度定義為圖像各相似度之積。有了上述相似度之后，就可以得出圖像總相似度。
　　第二，高級檢索。
　　對于主體名稱、形狀和紋理，系統(tǒng)采用布爾檢索。如果庫中記錄的ImObject字段在這些項上標記為不能識別時，相似度為0.5。對于主體顏色、位置、方向和大小，系統(tǒng)采用模糊檢索，具體算法不再詳述。當庫中圖像存在多個主體時，取最大的相似度作為主體的相似度，主體總相似度等于四個主體相似度的平均值。高級檢索的圖像總相似度在基本檢索的基礎上又乘上了主體總相似度，提高了圖像檢索的準確率。
　　4.輸出模塊
　　在輸出模塊，系統(tǒng)篩選出圖像總相似度大于一定閾值（本文將閾值設為0.4）的數(shù)據(jù)庫記錄，并按相似度由大到小對記錄進行排序，將排序后的記錄作為檢索結果反饋給用戶。輸出界面每屏顯示12個圖像資源，如果檢索結果多于12個，則用上下翻頁的方法解決。
　　輸出界面在顯示圖像縮微圖的同時顯示圖像相似度、圖像ID號、圖像格式、圖像大小、圖像類別和圖像來源?！皥D像縮微圖”鏈接了圖像本身的URL，點擊可以顯示原始圖像?！皥D像來源”鏈接了關聯(lián)網(wǎng)頁的URL，點擊可以打開圖像所在的網(wǎng)頁。
　　面向基礎教育的Web圖像搜索系統(tǒng)，從中小學課本出發(fā)，在收集、整理基礎教育圖像主題詞集的基礎上，對Web圖像教學資源進行了搜索、下載、分析和提取，并在此基礎上建立了15個圖像索引數(shù)據(jù)庫。開發(fā)、實現(xiàn)了一個Web圖像教學資源索引數(shù)據(jù)庫檢索系統(tǒng)，為用戶有效檢索網(wǎng)絡圖像教學資源服務。
　　經(jīng)過兩年多的試運行，系統(tǒng)的總體效果良好，能夠滿足一般用戶的檢索需求。系統(tǒng)的查準率和查全率能夠達到80%以上，但檢索速度不盡如人意。系統(tǒng)檢索速度慢的主要原因在于圖像內(nèi)容描述、主色調(diào)和部分高級檢索采用的是模糊查詢，增加了相似度計算的復雜度。今后的首要任務是優(yōu)化相似度計算算法，擴展基礎教育圖像主題詞集，擴大預搜索范圍，更新索引數(shù)據(jù)庫，不斷地提高系統(tǒng)的實用性。
　　
　　參考文獻
　　[1]李育賢.從宏觀層面探析多媒體網(wǎng)絡教學[J].教學