[發(fā)明專利]一種局部特征的分布式并行提取方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310289194.7
• 申請日: 2013-07-10
• 公開（公告）號: CN103366173A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 金海;朱磊;鄭然;章勤;馮曉文
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: G06K9/46
• 分類號: G06K9/46
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于計算機(jī)視覺和多媒體處理領(lǐng)域，更具體地，涉及一種局部特征的分布式并行提取方法。

背景技術(shù)

計算機(jī)視覺和多媒體處理技術(shù)依賴圖像底層特征的表達(dá)，傳統(tǒng)的圖像底層特征分為全局特征和局部特征，全局特征采用單個數(shù)學(xué)向量對圖像進(jìn)行描述，雖然提取和處理速度快，但并不能有效地處理遮擋、變形、視角變化等情況。局部特征采用局部描述符集合對圖像進(jìn)行描述，雖然提取和后續(xù)處理的速度慢，但能在具體的圖像應(yīng)用中保持良好的旋轉(zhuǎn)不變生、尺度不變性，伸縮不變性等。因此，局部特征廣泛地運(yùn)用于圖像內(nèi)容的表達(dá)。

另一方面，由于便攜式攝像設(shè)備的發(fā)展，用戶產(chǎn)生了海量的圖像數(shù)據(jù)。為減輕單個計算節(jié)點存儲的壓力，這些圖像數(shù)據(jù)被分布式地存儲于云環(huán)境中的每個計算節(jié)點上。由于每個計算節(jié)點硬件設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的差異，必然造成每個計算節(jié)點上存儲圖像數(shù)量的不一致。另外，每個節(jié)點局部特征提取的速度也是不一樣的。即使給每個計算節(jié)點分配相同數(shù)量的圖像，也會造成局部特征提取速度的不同。

因此，傳統(tǒng)的基于像素大小劃分的局部特征分布式并行提取方法利用這些計算節(jié)點對圖像特征進(jìn)行分布式并行提取的時候，會造成每個計算節(jié)點負(fù)載的不均衡。整個海量圖像庫的局部特征提取時間取決于最長計算節(jié)點局部特征提取的時間，形成嚴(yán)重的長尾效應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種局部特征的分布式并行提取方法，其目的在于解決現(xiàn)有方法中存在的局部特征提取過程中，由于沒有把握局部特征提取過程兩階段的特點，所導(dǎo)致的各計算節(jié)點圖像數(shù)量分配不準(zhǔn)確和計算負(fù)載不均衡的技術(shù)問題。

為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種局部特征的分布式并行提取方法，包括以下步驟：

（1）利用圖像爬蟲軟件下載圖像到云環(huán)境中的各個計算節(jié)點，并建立圖像數(shù)據(jù)庫，圖像數(shù)據(jù)庫中存儲了每張圖像的ID與計算節(jié)點的ID之間的映射關(guān)系；

（2）并行地獲取每個計算節(jié)點上存儲的每張圖像的像素值，并建立圖像的ID與其像素大小之間的映射關(guān)系；

（3）根據(jù)云環(huán)境中每個計算節(jié)點存儲的每張圖像像素大小，獲得云環(huán)境中每個計算節(jié)點上總像素值；

（4）根據(jù)云環(huán)境里每個計算節(jié)點總像素值、計算節(jié)點的個數(shù)、每個計算節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)狀況，確定供應(yīng)計算節(jié)點，供應(yīng)計算節(jié)點應(yīng)供應(yīng)的圖片和接收這些圖片的計算節(jié)點；

（5）對于云環(huán)境中每個供應(yīng)計算節(jié)點，根據(jù)供應(yīng)計算節(jié)點應(yīng)供應(yīng)像素的個數(shù)和該供應(yīng)計算節(jié)點上每張圖像的像素值，獲得被傳輸圖像的ID與傳輸?shù)哪康挠嬎愎?jié)點ID，其計算式如下所示：

minσia|Σa=1FXia×σia-Sij|]]>

σ_ia∈{0,1},X_ia∈N⁺

其中X_ia表示第i個供應(yīng)計算節(jié)點上第a張圖像所對應(yīng)的圖像像素大小，F(xiàn)表示第i個供應(yīng)計算節(jié)點上圖像的總張數(shù)，σ_ia表示i個供應(yīng)計算節(jié)點上第a張圖像是否被傳輸?shù)降趈個需求計算節(jié)點；

（6）對于云環(huán)境中每個供應(yīng)計算節(jié)點，根據(jù)被傳輸?shù)膱D像ID與目的計算節(jié)點ID之間的映射關(guān)系，將圖像ID所對應(yīng)的被傳輸?shù)膱D像從供應(yīng)計算節(jié)點傳輸?shù)侥康挠嬎愎?jié)點ID所對應(yīng)的需求計算節(jié)點；

（7）根據(jù)圖像傳輸?shù)慕Y(jié)果，重新建立圖像數(shù)據(jù)庫中每張圖像ID與存儲該圖像的計算節(jié)點ID之間的映射關(guān)系；

（8）在每個計算節(jié)點上，對該計算節(jié)點上存儲的所有圖像并行地進(jìn)行特征興趣點檢測；

（9）根據(jù)每個計算節(jié)點上每張圖像的特征興趣點的個數(shù)，獲得每個計算節(jié)點上的總特征興趣點個數(shù)；