專利名稱：一種基于內(nèi)容和反饋的圖像檢索方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于內(nèi)容和反饋的圖像檢索方法，屬于云計(jì)算信息技術(shù)領(lǐng)域，特別是屬于基于結(jié)構(gòu)化P2P-Chord環(huán)網(wǎng)絡(luò)的圖像檢索技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
云計(jì)算無(wú)需用戶管理和維護(hù)資源，提供了可靠的、無(wú)限量的存儲(chǔ)空間，允許隨時(shí)隨地訪問(wèn)數(shù)據(jù)，以及支持多個(gè)用戶的動(dòng)態(tài)分配資源。數(shù)據(jù)中心是云計(jì)算的關(guān)鍵技術(shù)之一，目前數(shù)據(jù)中心主要有兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu):中心化結(jié)構(gòu)和非中心化結(jié)構(gòu)。在中心化結(jié)構(gòu)中，中心結(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)中心的所有數(shù)據(jù)，所以該結(jié)構(gòu)容易遭受單點(diǎn)故障。于是，人們提出了以peer-to-peer (P2P)網(wǎng)絡(luò)為代表的非中心化結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)中心，在該非中心化結(jié)構(gòu)中，所有網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器作為網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)按照規(guī)則連接，不設(shè)立中心結(jié)點(diǎn)，每個(gè)結(jié)點(diǎn)只負(fù)責(zé)一部分?jǐn)?shù)據(jù)，從而提高了數(shù)據(jù)中心的可靠性。在以P2P網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的非中心化結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)中心中，多媒體檢索尤其是圖像檢索一直是個(gè)尚未解決的技術(shù)難題。目前在P2P網(wǎng)絡(luò)中，圖像的檢索主要以圖像名字和關(guān)鍵詞匹配為基礎(chǔ)，但是該方法受限于關(guān)鍵字的準(zhǔn)確性，而且當(dāng)用戶需要找出與實(shí)例圖片相近的圖片時(shí)，基于關(guān)鍵 字的檢索無(wú)法滿足其需求。基于內(nèi)容的圖像檢索技術(shù)是解決這一問(wèn)題的發(fā)展方向，但是現(xiàn)有的解決方法要依賴全局信息，而以P2P網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的非中心化結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)中心所構(gòu)成的分布式環(huán)境中，很難收集全局信息。另外目前基于內(nèi)容的圖像檢索技術(shù)往往會(huì)檢索出一些非相關(guān)的圖像來(lái)，即檢索準(zhǔn)確性難以保證。因此如何在P2P網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)現(xiàn)基于內(nèi)容的圖像精確檢索是當(dāng)前云計(jì)算技術(shù)領(lǐng)域中一個(gè)急需要解決的技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是發(fā)明一種方法，實(shí)現(xiàn)云計(jì)算中基于內(nèi)容的圖像精確檢索技術(shù)。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出了一種基于內(nèi)容和反饋的圖像檢索方法，所述方法包括下列操作步驟:(I)圖像索引庫(kù)的建立過(guò)程:對(duì)于每幅建庫(kù)圖像，結(jié)構(gòu)化P2P-Chord環(huán)網(wǎng)絡(luò)上的資源節(jié)點(diǎn)計(jì)算該建庫(kù)圖像的特征向量，并根據(jù)該特征向量計(jì)算該建庫(kù)圖像的多個(gè)資源ID ；然后對(duì)于該建庫(kù)圖像的每一個(gè)資源ID，構(gòu)造相應(yīng)的索引消息，并把該索引消息按照Chord協(xié)議發(fā)布到所述的結(jié)構(gòu)化P2P-Chord環(huán)網(wǎng)絡(luò)上，結(jié)構(gòu)化P2P-Chord環(huán)網(wǎng)絡(luò)上的索引節(jié)點(diǎn)按照Chord協(xié)議處理和保存所收到的該建庫(kù)圖像的索引消息，從而基于所述的結(jié)構(gòu)化P2P-Chord環(huán)網(wǎng)絡(luò)建立起圖像索引庫(kù)；所述的結(jié)構(gòu)化P2P_Chord環(huán)網(wǎng)絡(luò)上的資源節(jié)點(diǎn)是指存儲(chǔ)建庫(kù)圖像的節(jié)點(diǎn)，所述的索引節(jié)點(diǎn)是指存儲(chǔ)建庫(kù)圖像的索引消息的節(jié)點(diǎn)；(2)圖像查詢過(guò)程:對(duì)于每幅查詢圖像，采用步驟(I)中同樣的方法，計(jì)算該查詢圖像的特征向量；采用步驟(I)中同樣的方法，計(jì)算該查詢圖像同樣數(shù)目的資源ID ;對(duì)于該查詢圖像的每一個(gè)資源ID，構(gòu)造相應(yīng)的圖像查詢消息，并把該圖像查詢消息按照Chord協(xié)議發(fā)布到步驟(I)所述的結(jié)構(gòu)化P2P-Chord環(huán)網(wǎng)絡(luò)上；所述的結(jié)構(gòu)化P2P-Chord環(huán)網(wǎng)絡(luò)上的索引節(jié)點(diǎn)按照Chord協(xié)議收到該圖像查詢消息后，把查詢結(jié)果反饋給查詢用戶；查詢用戶根據(jù)反饋結(jié)果更新該查詢圖像的特征向量，并采用步驟(I)中同樣的方法，重新計(jì)算該查詢圖像同樣數(shù)目的資源ID，并重復(fù)進(jìn)行上述操作，直到得到滿意的查詢結(jié)果或者重復(fù)操作次數(shù)超過(guò)設(shè)定的閾值；(3)圖像索引庫(kù)的更新過(guò)程:按照設(shè)定的周期，所述的結(jié)構(gòu)化P2P-Chord環(huán)網(wǎng)絡(luò)上的資源節(jié)點(diǎn)對(duì)已建庫(kù)的圖像定時(shí)重新發(fā)布建庫(kù)圖像的索引消息；同時(shí)所述的結(jié)構(gòu)化P2P-Chord環(huán)網(wǎng)絡(luò)上的索引節(jié)點(diǎn)定時(shí)檢查所保存的建庫(kù)圖像的索引消息，若索引消息超期未更新，則把該條索引消息刪除。所述步驟(I)的內(nèi)容具體包括如下操作步驟:(11)構(gòu)造哈希函數(shù)族G= Ig1(V), g2(v), g3 (v),..., gm (v)},其中V是函數(shù)的變量,是一個(gè)d維的向量，是按照設(shè)定的方法從建庫(kù)圖像計(jì)算得到的特征向量；d是一個(gè)大于I的自然數(shù)，m是一個(gè)大于I的自然數(shù)；所述的哈希函數(shù)族G中的gJvklXJvhhiJvhhJv)，...，hik(v)]T是一個(gè)k維的整數(shù)向量，其中k是一個(gè)大于I的自然數(shù)，i是大于等于I小于等于m的自然數(shù)，運(yùn)算符[]τ表示轉(zhuǎn)置運(yùn)算；gi(v)中的哈希函數(shù)hu(v)定義如下式:
權(quán)利要求
1.一種基于內(nèi)容和反饋的圖像檢索方法，其特征在于:所述方法包括下列操作步驟: (1)圖像索引庫(kù)的建立過(guò)程:對(duì)于每幅建庫(kù)圖像，結(jié)構(gòu)化P2P-Chord環(huán)網(wǎng)絡(luò)上的資源節(jié)點(diǎn)計(jì)算該建庫(kù)圖像的特征向量，并根據(jù)該特征向量計(jì)算該建庫(kù)圖像的多個(gè)資源ID ;然后對(duì)于該建庫(kù)圖像的每一個(gè)資源ID，構(gòu)造相應(yīng)的索引消息，并把該索引消息按照Chord協(xié)議發(fā)布到所述的結(jié)構(gòu)化P2P-Chord環(huán)網(wǎng)絡(luò)上，結(jié)構(gòu)化P2P-Chord環(huán)網(wǎng)絡(luò)上的索引節(jié)點(diǎn)按照Chord協(xié)議處理和保存所收到的該建庫(kù)圖像的索引消息，從而基于所述的結(jié)構(gòu)化P2P-Chord環(huán)網(wǎng)絡(luò)建立起圖像索引庫(kù)；所述的結(jié)構(gòu)化P2P-Chord環(huán)網(wǎng)絡(luò)上的資源節(jié)點(diǎn)是指存儲(chǔ)建庫(kù)圖像的節(jié)點(diǎn)，所述的索引節(jié)點(diǎn)是指存儲(chǔ)建庫(kù)圖像的索引消息的節(jié)點(diǎn)； (2)圖像查詢過(guò)程:對(duì)于每幅查詢圖像，采用步驟(I)中同樣的方法，計(jì)算該查詢圖像的特征向量；采用步驟(I)中同樣的方法，計(jì)算該查詢圖像同樣數(shù)目的資源ID ;對(duì)于該查詢圖像的每一個(gè)資源ID，構(gòu)造相應(yīng)的圖像查詢消息，并把該圖像查詢消息按照Chord協(xié)議發(fā)布到步驟(I)所述的結(jié)構(gòu)化P2P-Chord環(huán)網(wǎng)絡(luò)上；所述的結(jié)構(gòu)化P2P-Chord環(huán)網(wǎng)絡(luò)上的索引節(jié)點(diǎn)按照Chord協(xié)議收到該圖像查詢消息后，把查詢結(jié)果反饋給查詢用戶；查詢用戶根據(jù)反饋結(jié)果更新該查詢圖像的特征向量，并采用步驟(I)中同樣的方法，重新計(jì)算該查詢圖像同樣數(shù)目的資源ID，并重復(fù)進(jìn)行上述操作，直到得到滿意的查詢結(jié)果或者重復(fù)操作次數(shù)超過(guò)設(shè)定的閾值； (3)圖像索引庫(kù)的更新過(guò)程:按照設(shè)定的周期，所述的結(jié)構(gòu)化P2P-Chord環(huán)網(wǎng)絡(luò)上的資源節(jié)點(diǎn)對(duì)已建庫(kù)的圖像定時(shí)重新發(fā)布建庫(kù)圖像的索引消息；同時(shí)所述的結(jié)構(gòu)化P2P-Chord環(huán)網(wǎng)絡(luò)上的索引節(jié)點(diǎn)定時(shí)檢查所保存的建庫(kù)圖像的索引消息，若索引消息超期未更新，則把該條索引消息刪除。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于內(nèi)容和反饋的圖像檢索方法，其特征在于:所述步驟(I)的內(nèi)容具體包括如下操作步驟: (11)構(gòu)造哈希函數(shù)族G =Ig1 (V), g2 (V), g3(v),...，gm (v)},其中V是函數(shù)的變量,是一個(gè)d維的向量，是按照設(shè)定的方法從建庫(kù)圖像計(jì)算得到的特征向量；d是一個(gè)大于I的自然數(shù)，m是一個(gè)大于I的自然數(shù);所述的哈希函數(shù)族G中的gi (v) = [hn (v), hi2 (v), hi3 (v),...，hik(v)]T是一個(gè)k維的整數(shù)向量，其中k是一個(gè)大于I的自然數(shù)，i是大于等于I小于等于m的自然數(shù)，運(yùn)算符[]τ表示轉(zhuǎn)置運(yùn)算；gi(v)中的哈希函數(shù)hu(v)定義如下式:ait ■ V+ b.,hJv)= -2- _ W _ 該式中，運(yùn)算符L」表示對(duì)該運(yùn)算符內(nèi)的數(shù)值進(jìn)行下取整運(yùn)算表示一個(gè)d維的常數(shù)向量，該向量的每個(gè)分量值服從高斯分布；W是一個(gè)大于O的實(shí)數(shù)-Aj是從
之間隨機(jī)選取的一個(gè)實(shí)數(shù)；j是大于等于I小于等于k的自然數(shù)； (12)構(gòu)造隨機(jī)整數(shù)向量數(shù)組R=Ir1,r2, r3,...，rm},其中該隨機(jī)整數(shù)向量數(shù)組R中的每個(gè)隨機(jī)整數(shù)向量Α=[Γη，ri2, ri3,...，rik]T都是一個(gè)k維的隨機(jī)整數(shù)向量，整數(shù)向量中的每個(gè)分量都是一個(gè)非零的隨機(jī)整數(shù)，該隨機(jī)整數(shù)在設(shè)定的取值范圍內(nèi)隨機(jī)獲得，其中i是大于等于I小于等于m的自然數(shù)，j是大于等于I小于等于k的自然數(shù)；k和m的取值與步驟(11)中的取值要完全相同；運(yùn)算符[]τ表示轉(zhuǎn)置運(yùn)算； (13)對(duì)于每一幅要建庫(kù)的圖像，結(jié)構(gòu)化P2P-Chord環(huán)網(wǎng)絡(luò)上的資源節(jié)點(diǎn)按照設(shè)定的方法計(jì)算該建庫(kù)圖像的特征向量1，然后把該建庫(kù)圖像的特征向量1代入所述的哈希函數(shù)族G中，得到該建庫(kù)圖像的哈希函數(shù)值向量組，即I=U1, I2, I3,…，Im} = {gl(fv), S2 (fy) , g3 (fy)，...，gm(fv)};然后基于前步驟中所構(gòu)造的隨機(jī)整數(shù)向量數(shù)組R=Ir1, r2, r3,..., rffl}，計(jì)算該建庫(kù)圖像的資源 ID 數(shù)組 FconID= (FconID1, FconID2, FconID3,...，F(xiàn)conIDj ,其中該建庫(kù)圖像資源ID數(shù)組中的每個(gè)資源ID的計(jì)算公式如下:FconIDi=SHA-1 (Ii.上式中，Ii.r,表示矢量Ii和ri進(jìn)行點(diǎn)乘，i是大于等于I小于等于m的自然數(shù)，函數(shù)SHA-1 O表示對(duì)括號(hào)內(nèi)的數(shù)值按照安全哈希算法SHA-1進(jìn)行哈希計(jì)算；m的取值與步驟(11)中的取值要完全相同； (14)為該建庫(kù)圖像的每個(gè)資源ID構(gòu)造索引消息，該索引消息的格式如下:<FconIDi, fv, IP>,其中IP表示存儲(chǔ)該建庫(kù)圖像的資源節(jié)點(diǎn)的IP地址；然后把該消息按照Chord協(xié)議發(fā)布到結(jié)構(gòu)化P2P-Chord環(huán)網(wǎng)絡(luò)，結(jié)構(gòu)化P2P_Chord環(huán)網(wǎng)絡(luò)上的索引節(jié)點(diǎn)按照Chord協(xié)議處理并保存所收到的該建庫(kù)圖像的索引消息，從而基于結(jié)構(gòu)化P2P-Chord環(huán)網(wǎng)絡(luò)建立起圖像索引庫(kù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于內(nèi)容和反饋的圖像檢索方法，其特征在于:所述步驟(2)的內(nèi)容具體包括如下操作步驟: (21)按照步驟(1)或步驟(13)中同樣的方法，計(jì)算查詢圖像的特征向量qv; (22)利用步驟(1)或步驟(13)中所述的哈希函數(shù)族G={gi (V), g2 (V), g3 (v),..., gm (v)}和所述的隨機(jī)整數(shù)向量數(shù)組R= Ir1, r2，r3，...，rm}，按照步驟(I)或步驟(13)中同樣的方法，計(jì)算該查詢圖像的資源 ID 數(shù)組 QconID= (QconID1, QconID2, QconID3,..., QconIDj ； (23)為該查詢圖像的每個(gè)資源ID構(gòu)造圖像查詢消息，該圖像查詢消息的格式如下:〈QconlDi，qv, IP>,其中IP表示發(fā)起該查詢圖像操作的網(wǎng)元的IP地址；然后把該圖像查詢消息按照Chord協(xié)議發(fā)布到步驟(I)所述的結(jié)構(gòu)化P2P-Chord環(huán)網(wǎng)絡(luò)； (24)當(dāng)所述的結(jié)構(gòu)化P2P-Chord環(huán)網(wǎng)絡(luò)中的索引節(jié)點(diǎn)按照Chord協(xié)議收到查詢消息后，如果該節(jié)點(diǎn)中有建庫(kù)圖像的資源ID與該查詢圖像的資源ID相等時(shí)，則把對(duì)應(yīng)的建庫(kù)圖像的索引消息反饋給用戶；如果符合條件的建庫(kù)圖像有多個(gè)時(shí)，則把建庫(kù)圖像特征向量與查詢圖像特征向量之間設(shè)定距離最近的前幾條索引消息反饋給用戶； (25)用戶根據(jù)反饋的結(jié)果，從所述的結(jié)構(gòu)化P2P-Chord環(huán)網(wǎng)絡(luò)上獲取相關(guān)建庫(kù)圖像，然后把這些圖像分成符合查詢圖像的相關(guān)圖像組和不符合查詢圖像的非相關(guān)圖像組，然后根據(jù)下述公式更新查詢圖像的特征向量，
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于內(nèi)容和反饋的圖像檢索方法，其特征在于:所述步驟(3)中所述的資源節(jié)點(diǎn)對(duì)已建庫(kù)的圖像定時(shí)重新發(fā)布建庫(kù)圖像的索引消息的操作具體包括如下步驟: (31)如果已建庫(kù)圖像在設(shè)定的周期內(nèi)未發(fā)生改變，那么所述的資源節(jié)點(diǎn)直接向所述的結(jié)構(gòu)化P2P-Chord環(huán)網(wǎng)絡(luò)上重新發(fā)布一遍與該建庫(kù)圖像對(duì)應(yīng)的原有的索引消息即可； (32)如果已建庫(kù)圖像在設(shè)定的周期內(nèi)僅發(fā)生了小的改變，即所述的資源節(jié)點(diǎn)對(duì)該建庫(kù)圖像重新計(jì)算特征向量后，發(fā)現(xiàn)這個(gè)新特征向量與舊特征向量之間的設(shè)定距離未超出設(shè)定的閾值，則所述的資源節(jié)點(diǎn)直接向所述的結(jié)構(gòu)化P2P-Chord環(huán)網(wǎng)絡(luò)上重新發(fā)布一遍原有的索引消息即可； (33)如果已建庫(kù)圖像在設(shè)定的周期內(nèi)已發(fā)生了大的改變，即所述的資源節(jié)點(diǎn)對(duì)該建庫(kù)圖像重新計(jì)算特征向量后，發(fā)現(xiàn)這個(gè)新特征向量與舊特征向量之間的設(shè)定距離已超出設(shè)定的閾值，則所述的資源節(jié)點(diǎn)按照步驟(I)或步驟(13)所述的方法對(duì)該建庫(kù)圖像重新構(gòu)造索引消息，然后向所述的結(jié)構(gòu)化P2P-Chord環(huán)網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種基于內(nèi)容和反饋的圖像檢索方法，其特征在于:所述的計(jì)算建庫(kù)圖像和查詢圖像的特征向量的方法是采用多基元直方圖Mult1-TextonHistogram的計(jì)算方法。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于內(nèi)容和反饋的圖像檢索方法，其特征在于:所述步驟(12)中所述的k維隨機(jī)整數(shù)向量中的每個(gè)分量的取值范圍是I到資源ID數(shù)目的近似值。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種基于內(nèi)容和反饋的圖像檢索方法，其特征在于:所述步驟(24)中所述的建庫(kù)圖像特征向量與查詢圖像特征向量之間設(shè)定距離的計(jì)算采用歐式距離或馬氏距離或其他 距離的計(jì)算方法；步驟(32)和步驟(33)中所述的建庫(kù)圖像的新特征向量與舊特征向量之間設(shè)定距離的計(jì)算采用歐式距離或馬氏距離或其他距離的計(jì)算方法。
全文摘要
一種基于內(nèi)容和反饋的圖像檢索方法，包括下列操作步驟(1)圖像索引庫(kù)的建立過(guò)程對(duì)于建庫(kù)圖像，構(gòu)造索引消息，并把索引消息按照Chord協(xié)議發(fā)布到結(jié)構(gòu)化P2P-Chord環(huán)網(wǎng)絡(luò)上，從而基于結(jié)構(gòu)化P2P-Chord環(huán)網(wǎng)絡(luò)建立起圖像索引庫(kù)；(2)圖像查詢過(guò)程對(duì)于查詢圖像，構(gòu)造和發(fā)布圖像查詢消息，查詢用戶根據(jù)反饋結(jié)果可更新和重復(fù)查詢操作，優(yōu)化查詢結(jié)果；(3)圖像索引庫(kù)的更新過(guò)程按照設(shè)定的周期，資源節(jié)點(diǎn)和索引節(jié)點(diǎn)對(duì)圖像索引庫(kù)進(jìn)行更新；本發(fā)明方法為圖像查詢提供了高效的組織結(jié)構(gòu)和路由機(jī)制，提高了查找效率和查詢滿意度。
文檔編號(hào)G06F17/30GK103218441SQ201310141628
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月22日
發(fā)明者廖建新, 徐童, 楊迪, 王敬宇, 戚琦, 李彤紅, 朱曉民 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)