[發明專利]一種基于二進制特征碼的場景信息搜索方法

有效

• 申請號: 201310483341.4
• 申請日: 2013-10-16
• 公開（公告）號: CN103530377A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 桂振文;劉越;王涌天
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G06F17/30
• 分類號: G06F17/30
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 仇蕾安;李愛英

技術領域

本發明屬于移動增強現實技術領域，具體涉及一種基于二進制特征碼的場景信息搜索方法。

背景技術

圖像搜索是基于內容的信息檢索研究的熱門話題,在遙感圖像處理、醫學圖像處理和增強現實等領域有著廣泛的應用。

目前，隨著互聯網的發展，人類正在步入一個信息化的社會，互聯網已經成為人類發布、獲取、交換信息的重要平臺。互聯網上信息量指數級地增長，使得如何讓用戶能夠快速準確地在海量的數據中找到其所需信息成為了一個重要的課題。近些年來，照相機，智能手機，PAD，攝像機等電子產品的普及，我們可以隨時隨處，拍下我們喜歡的景色，動物，食品，等等各種各樣的圖片。截止到2010年一月，Facebook聲稱其網站上的圖片數量已經超過250億張。面對如此海量的圖片資源，如何快速準確的找到我們感興趣的圖片是我們必須要解決的問題，是商業界和學術界的一個重要研究方向。然而，隨著圖片規模的極大增長，要保證圖像搜索的實時性，相應的圖像編碼、圖像檢索技術和數據庫索引技術也必須做相應的調整或加速。

同時計算機軟、硬件技術的迅猛發展，為增強現實技術走出室內應用進而支持復雜的分析、決策和管理打下了堅實的基礎。一些移動終端設備（像PDA、智能手機等）的功能也越來越豐富，并且擁有了嵌入式操作系統、觸摸屏、GPS定位、視頻攝像頭等功能，同時也具備了較強的計算和處理能力。這些功能的集成為開發基于移動終端的增強現實系統奠定了基礎。據有關資料，截止到2010年我國移動電話用戶可達7.4億，其中擁有智能手機的用戶占了相當的比重，智能手機作為增強現實的應用平臺將具有很大的應用潛力。3G網的逐步開通、運行，意味著移動增值業務全新時代的開始，增強現實技術和LBS相結合可以實現信息的實時交互、三維動態顯示，可使人機界面更加友好和具有智能性。

基于上述分析，結合具有攝像頭，GPS傳感器和重力傳感器的終端以及服務器端的圖像識別和匹配技術，可以將場景之類的大規模物體的在線識別變為可能。

然而以前的許多圖像識別的研究工作都是在樣本規模不是非常大的情況下考慮圖像檢索問題，許多方法也不能推廣到更大規模的圖像識別問題，系統性能和能夠處理的數據規模存在局限性。當城市級規模的數據，以百萬為單位時，圖像識別系統需要海量的存儲空間和海量數據的快速計算能力。因為圖像本身需要很大的空間存儲，從圖像提取的各種特征描述向量也需要大量的空間存儲。同時，在圖像識別和匹配過程中對描述符索引、匹配也需要強大計算能力。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種基于二進制特征碼的場景信息搜索方法，該方法能夠實現在線海量圖像的識別，同時減少了數據存儲量，提高了圖像識別率和檢索的速度。

實現本發明的技術方案如下：

一種基于二進制特征碼的場景信息搜索方法，適用該方法的樣本圖像庫滿足三個條件：①每一樣本圖像帶有GPS信息，②每一樣本圖像采用二進制特征碼表示，且存儲成以GPS信息為聚類中心的鏈表，③樣本圖像庫對應一確定的、用于映射二進制特征碼的Hash函數；該方法的具體過程為：

步驟1：利用終端的拍攝設備采集當前場景的待識別圖像，并獲取當前場景的GPS信息和終端采集圖像時的重力方向信息；

步驟2：采用局部特征檢測算法對待識別圖像進行特征點檢測，利用特征描述符對所檢測到的特征點進行描述，獲得描述符特征向量；

步驟3：將所述GPS信息、重力方向信息以及描述符特征向量打包成一個描述符文件并發送給服務器；

步驟4：服務器從接收的描述符文件中提取重力方向信息和描述符特征向量，并計算描述符特征向量的主方向和重力方向之間的夾角；

步驟5：將待識別圖像的描述符特征向量，采用與樣本圖像庫對應的Hash函數進行Hash映射，得到待匹配Hash位串，再將待匹配Hash位串分成8組；

步驟6：根據所述GPS信息，從樣本圖像庫中查找與該GPS信息距離最近的GPS信息所對應的鏈表；

步驟7：針對步驟5中得到的8組Hash位串中的每一組，在步驟6得到的鏈表中查找與其相差小于或等于漢明距離閾值的Hash表，并對所查找到的Hash表進行并運算得到Hash表集；

步驟8：對并操作得到的Hash表集，即二進制碼集，根據步驟4得到的夾角對其進行過濾；

步驟9：在過濾得到Hash表集中，統計與待識別圖像二進制碼匹配數量最多的樣本圖像，然后將該樣本圖像對應的場景信息返回給移動終端。

進一步地，本發明在對待識別圖像特征點檢測之前，還包括對圖像進行降采樣處理。