[发明专利]一种基于地理位置信息的场景检索方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于地理位置信息的真实场景检索方法，是属于数字图像处理中的图像检索和识别领域。

背景技术

场景检索和识别是数字图像处理中的一个重要研究领域，研发人员提出了很多方法来进行场景的识别。目前主流的识别方法是基于内容的场景识别方法，其通过提取图像中的特征，将图像表示成特征向量，并选择合适的分类器进行识别。已有基于内容的场景识别方法根据提取的特征不同可以分为两类。第一类方法为基于底层特征方法，该类方法提取图像的底层特征来表示图像，比如：颜色直方图等。第二类为基于语义特征的方法，该类方法又可以分为：基于局部特征的方法和基于部件的方法。基于局部特征的方法是当前效果最好的方法。该类方法将图像表示成局部特征(SIFT、SURF等)的集合，然后通过局部特征匹配，利用分类器进行分类。这类方法都需要构建场景识别分类器，也就是需要预先定义场景的类别，然后通过训练得到针对不同类别的分类器。所以这些方法很难应用于一般的场景识别应用需求，比如：辅助导航，场景信息检索等。不同于以往的方法，本专利发明了一种面向通用室外场景的基于检索的场景识别方法。发明的方法通过图像检索技术检索出与查询图像相似的图像，然后采用投票法来确定场景信息。

另外，随着智能手机的普及，以及GPS信息的广泛应用，获取图像拍摄时的地理信息也变得容易。智能手机的地理位置信息已经被广泛应用于很多领域，最常用的就是导航系统。近年来，也有研究人员提出通过提取拍摄场景时的地理位置信息来提高场景图像检索的准确率和效率。基于智能手机的地理位置信息的场景检索和识别技术可应用于室外目标检索和辅助导航等应用领域。室外目标检索对旅游景点中特定的目标查询具有非常重要的实际应用价值。比如，登泰山的路上有很多的石刻，如果不知道其历史，就可以用智能手机的拍照功能拍摄目标图像，并通过基于场景图像的检索技术来查询感兴趣目标的相关信息，便于用户获得更好的旅游体验，并提高旅游景点的服务质量。此外，当前的地图需要用户确定方向，并人工确认当前目标是否为目的地。这些确认工作对于那些对周围环境不熟悉的用户来说是比较困难的。如果能够通过场景图像的检索和识别技术自动地确认场景目标是否与用户的目的地一致对当前的地图系统具有重要的辅助意义。本发明方法的场景图像检索和识别技术可以较好的满足这类应用技术需求。

不同于以往的基于内容的图像检索和识别方法，本发明方法是一种基于地理信息的场景图像检索技术。近年来，已有一些研究工作在基于地理信息的图像检索方面进行开展，提出了一些方法，比如：Gabriel Takacs提出的检索方法(Gabriel Takacs,etc.“Outdoors augmented reality on mobile phone using loxel-based visual feature organization,”In Proc.of the 1st ACM international conference on Multimedia information retrieval,2008,Vancouver,British Columbia,Canada)。该方法通过地理信息构建图像的SURF特征集合，查询时通过匹配特征点和几何验证实现图像的检索。这种基于图像特征点匹配的方法是用特征点描述子来表示图像，如：SIFT描述子、SURF。这种方法对光照、旋转等具有较好的鲁棒性，在进行图像匹配的时候匹配效果相对比较好。但是，由于每个特征点由描述子向量来表示，而每一幅图像又有几百甚至几千个特征点，这样对于一个包含大量图像的数据集来说，它们在存储需求和计算速度上都是一个不小的挑战。因此，有研究者将局部特征描述子进行量化，提出基于视觉词汇的方法。其不再是用多个特征点描述子来描述一幅图像，而是将特征点描述子量化为一个视觉词汇，视觉词汇类似于文本中的字。然后将图像表示为一个视觉词汇的集合，这不仅减少了存储需求，也提高了处理的速度。但是这种方法也存在明显的缺点，就是量化导致的视觉词汇区分能力变弱，并且缺少空间信息，所以需要进行进一步的空间验证。本发明方法是在已有工作的基础上，针对当前存在的问题提出的新的融合地理信息和视觉词汇实现的快速场景图像检索的方法。

发明内容

本发明的目的主要是针对现有室外场景检索的应用需求以及存在的效率问题，提出了一种基于地理信息的场景检索方法。本方法能够实现快速准确的场景检索和识别功能。

一种基于地理位置信息的场景检索方法，具体包括如下步骤：

步骤1、在索引过程中对场景图像的地理信息和全局描述子进行索引，并构建空间4叉树索引结构；