基于内容的细菌病毒检索系统设计(2)

不仅不同病毒具有自己的形状特征，不同的致病菌也具有自己的形状特征。很多种类的致病细菌往往独具特色，常见的致病杆菌形态如图3所示。

霍乱弧菌

炭疽杆菌

鼠疫杆菌

致病性大肠埃希菌图3 常见杆菌

由图3可见，不同类型的致病细菌也是一样具有不同类型的外在形状特征。因此外在的形状特征可以在一定程度上表征不同类型的致病细菌。

对于病毒发展史上出现的病毒，可以将其中具有代表性的病毒通过可视化的方式进行汇总、保存，这样可以方便进行病毒间的比对、分析，同时可以对新出现的病毒通过基于内容的检索方式找到与其外形相似度较高的病毒样本，从而方便对新病毒进行归类、分析工作，可以近似确定其所属类别，也能方便对其进行研究、预防等工作。

通过各类细菌、病毒的外在形状等特征，可以在一定程度上形象的揭示细菌、病毒的种类等信息，从而方便人们对其进行研究，也可以方便对新型病毒进行简单归类等工作。因此建立一个病毒、细菌数字图像数据库并在此基础上开发一个基于内容的细菌、病毒检索系统具有非常重要的意义。

2 基于内容的细菌病毒检索系统体系结构

基于内容的检索是充分利用数字图像的各种隐含信息，从图像中提取颜色、纹理、形状等特征，将其作为查询的依据，通过相似性度量的方法对未知病毒、细菌的数字图像和已知病毒、细菌的数字图像进行比较从而确定其相似程度的过程。检索的结果是返回和未知图像相似度较高的病毒、细菌图像，并对其相似性进行评价。通过基于内容的检索技术，可以得到与未知病毒、细菌在数字图像的纹理、颜色、形状等特征方面最接近的已知病毒、细菌图像，从而有利于对未知病毒、细菌进行进一步的分析和处理。

系统主要由以下几个部分组成：

图片采集子系统、爬虫子系统、特征提取子系统、索引生成子系统、相似性度量子系统、相关反馈子系统等组成。

系统组织结构图为：

图4 基于内容的细菌病毒检索系统组织结构图

各部分功能主要为：

图片采集子系统负责图片库的建立，可以通过该子系统生成具有一定可靠性的原始病毒、细菌图片库作为检索系统的基础。爬虫子系统负责进行病毒、细菌图片库的更新和新增操作。通过该子系统，可以自动从互联网海量数据信息中发现感兴趣病毒、细菌图片(也即是最近或者之前较流行的病毒、细菌信息)；同时负责对爬取到的病毒、细菌图片进行预处理工作，具体包括数据清洗、数据集成、数据证伪等操作，最终将可靠性较高的病毒、细菌图片提供给病毒、细菌的图片采集子系统，用来加入新的病毒和细菌图片。特征提取子系统用来对待检测图片进行特征提取，具体包括纹理特征提取、颜色特征提取、形状特征提取等功能。索引子系统用来建立原始图片库的索引信息，同时随着系统的使用，对索引进行更新和维护操作。相似性度量子系统用来将未知病毒或细菌图片与原始图片库里的细菌或病毒图片进行相似性分析工作，从而选出和未知病毒或细菌相似性较高的图片。相关反馈子系统用来对相似性比较过程中遇到情况需要调整相似性度量方法时，对相似性度量方法进行调整，从而得到更好的相似性度量结果。

2.1 图片采集子系统

图片的数字采集是通过一定的方式进行原始图片的搜集、整理的过程。这里的原始图片有一部分可以从医疗机构及部分科研院所获取。这些数据可靠性较高，可以直接作为病毒、细菌原始图片库的组成部分。

另一部分可以通过各种流行传染病、病毒、细菌介绍分析的电子书籍、以及部分公开发表的论文等媒体材料中提取及生成。由于数据是通过公开发表的书籍、论文等获取，因此这部分数据的可靠性也较高，可以作为可靠的资源加入病毒、细菌原始图片库。以上数据可以用来建立图片库，作为组成图片库的必备部分。

病毒、细菌图片等信息的存储采用MySQL数据库，因为该数据库方便、快捷、免费等特点，可以很好的应用于中小型项目。该数据库广泛应用于各种系统平台的企业级软件开发环境下，配套工具也较多，可以很方便的实现较复杂的功能。而检索系统的规模符合中型软件的大小，因此可以采用MySQL数据库进行信息存储。

文章来源：《系统科学学报》 网址: http://www.xtkxxb.cn/qikandaodu/2021/0629/554.html