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面向网络数据的图像检索和解析

陈智勇  
【摘要】:随着互联网技术的飞速发展,越来越多图像信息被上传到网络,如何对这些图像信息进行检索和解析是当下计算机视觉领域研究的热点问题。其中,图像检索解决的是如何从大规模的数据当中快速、准确的找到目标物体的问题,广泛应用于商用搜素引擎,电子商务,视频监控等领域。2003年的BoW(Bag-of-Words)模型的提出是该领域的一个重要突破,后续的图像检索模型也大都延续了“局部特征”+“词典向量”的形式。但随着检索规模的扩大,在生成图像的词典向量过程当中,非目标的背景局部特征也会被参考进来,从而影响词典向量的表达能力,当目标物体在图像中所占的面积比例较小时这种背景干扰的影响就越强烈,影响算法的检索真确性。另一方面,就图像解析而言,图像解析是指对于图像的每个像素点指定正确的标注信息,可被用于商品推荐,自动驾驶,虚拟现实等众多领域。在大规模图像分类领域获得极大突破的深度学习技术近年来也被用于图像解析领域并取得了优异的表现。但是传统的基于深度学习的图像解析需要进行大量的数据标注,也即在训练阶段需要对训练数据的每个像素提供真实的标注信息,这种代价无疑是巨大的,从而限制了用于训练的数据规模,进而影响了模型的性能。本文在总结现有的图像检索和图像解析技术的基础上,对于上述问题提出了自己的解决方案,主要贡献如下:(1)在图像检索方面,为了消除背景干扰对词典向量表达能力的影响,我们将图像检索从传统的图片层面降至目标层面,从而降低了背景干扰,并探究目标层面的索引重排和索引扩展;(2)在图像解析方面,为了降低像素级标注的成本,我们探究利用图像级的结构标注信息作为图像解析任务学习时的弱监督信息,同时利用结构标注信息之间的逻辑性质,辅助提高图像解析的精度。通过在公共数据集中将我们的算法与传统算法进行比较,实验结果表明,我们的算法在图像检索和图像解析上都取得了比传统算法更好的效果。


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