面向视觉搜索的空间局部敏感哈希方法

目的 视觉检索需要准确、高效地从大型图像或者视频数据集中检索出最相关的视觉内容,但是由于数据集中图像数据量大、特征维度高的特点,现有方法很难同时保证快速的检索速度和较好的检索效果。方法 对于面向图像视频数据的高维数据视觉检索任务,提出加权语义局部敏感哈希算法（weighted semantic locality-sensitive hashing, WSLSH）。该算法利用两层视觉词典对参考特征空间进行二次空间划分,在每个子空间里使用加权语义局部敏感哈希对特征进行精确索引。其次,设计动态变长哈希码,在保证检索性能的基础上减少哈希表数量。此外,针对局部敏感哈希（locality sensitive hashing, LSH）的随机不稳定性,在LSH函数中加入反映参考特征空间语义的统计性数据,设计了一个简单投影语义哈希函数以确保算法检索性能的稳定性。结果 在Holidays、Oxford5k和DataSetB数据集上的实验表明,WSLSH在DataSetB上取得最短平均检索时间0.034 25 s;在编码长度为64位的情况下,WSLSH算法在3个数据集上的平均精确度均值（mean average precision,mAP）分别提高了1.2%32.6%、1.7%19.1%和2.6%28.6%,与几种较新的无监督哈希方法相比有一定的优势。结论 通过进行二次空间划分、对参考特征的哈希索引次数进行加权、动态使用变长哈希码以及提出简单投影语义哈希函数来对LSH算法进行改进。由此提出的加权语义局部敏感哈希（WSLSH）算法相比现有工作有更快的检索速度,同时,在长编码的情况下,取得了更为优异的性能。     

面向高维图像特征匹配的多次随机子向量量化哈希算法

为了解决高维图像特征的高效匹配问题,提出一种新的基于多次随机子向量量化哈希(MRSVQH)的索引算法.该算法根据随机选择的若干子向量的L2范数对特征向量进行量化,并根据量化值对特征向量进行散列,构建出哈希索引结构;为了提高搜索精度,类似的哈希索引结构被多次构建.搜索时仅考察与查询向量有相同哈希值的特征向量集合,缩减了搜索范围.实验数据表明,与经典的BBF和LSH算法相比,MRSVQH算法在图像特征的最近邻搜索精度和搜索速度方面都有较大的性能提升,在图像匹配和图像检索的应用中具有优势.     

面向图相似性搜索的高效图编辑距离算法

在图相似性搜索问题中,图编辑距离是较为普遍的度量方法,其计算性能很大程度上决定了图相似性搜索算法的性能。针对传统图编辑距离算法中存在的因大量冗余映射和较大搜索空间导致的性能低下问题,提出了一种改进的图编辑距离算法。该算法首先对图中顶点进行等价划分,以此计算映射编码来判断等价映射;然后定义映射完整性更新等价映射优先级,选出主映射参与扩展;其次,设计高效的启发式函数,提出基于映射编码的下界计算方法,快速得到最优映射。最后,将改进的图编辑距离算法扩展应用于图相似性搜索。在不同数据集上的实验结果表明,该算法具有更好的搜索性能,在搜索空间上最大可降低49%,速度提升了约29%。     

基于部分失真搜索的自组织映射学习算法

针对传统的自组织映射网络在大数据量或高维情形下训练过程较慢的问题,提出了分别使用部分失真搜索和扩展的部分失真搜索来完成传统算法中最耗时的最近邻搜索过程,减少了完成训练所需乘法次数。实验表明,相对于传统的自组织映射学习算法,所提两种方法分别可以节约近1/3和1/2以上的计算量。     

基于近似最近邻搜索的改进PRM算法

针对移动机器人工作环境范围复杂时,使用传统概率路线图(PRM)算法非常耗时的问题,提出一种改进的PRM算法.PRM算法最耗时的部分是构建无向路径图,构建无向路径图的关键是近邻搜索.通过使用近似最近邻搜索中的局部敏感哈希算法代替原先最近邻搜索算法,在不降低生成路线图质量的前提下,加快无向路线图的构建速度,减少PRM算法的运行时间.仿真结果表明,改进的PRM算法相较于传统的PRM算法在无向路径图建立时间上减少27.36％ ～33.27％,使PRM算法效率大大提高.     

哈夫曼编码乘积量化的图像哈希检索方法

目的 基于哈希编码的检索方法是图像检索领域中的经典方法。其原理是将原始空间中相似的图片经哈希函数投影、量化后,在汉明空间中得到相近的哈希码。此类方法一般包括两个过程：投影和量化。投影过程大多采用主成分分析法对原始数据进行降维,但不同方法的量化过程差异较大。对于信息量不均衡的数据,传统的图像哈希检索方法采用等长固定编码位数量化的方式,导致出现低编码效率和低量化精度等问题。为此,本文提出基于哈夫曼编码的乘积量化方法。方法 首先,利用乘积量化法对降维后的数据进行量化,以便较好地保持数据在原始空间中的分布情况。然后,采用子空间方差作为衡量信息量的标准,并以此作为编码位数分配的依据。最后,借助于哈夫曼树,给方差大的子空间分配更多的编码位数。结果 在常用公开数据集MNIST、NUS-WIDE和22K LabelMe上进行实验验证,与原始的乘积量化方法相比,所提出方法能平均降低49%的量化误差,并提高19%的平均准确率。在数据集MNIST上,与同类方法的变换编码方法（TC）进行对比,比较了从32 bit到256 bit编码时的训练时间,本文方法的训练时间能够平均缩短22.5 s。结论 本文提出了一种基于多位编码乘积量化的哈希方法,该方法提高了哈希编码的效率和量化精度,在平均准确率、召回率等性能上优于其他同类算法,可以有效地应用到图像检索相关领域。     

参数自适应下基于近邻图的近似最近邻搜索

现有基于近邻图的近似最近邻搜索（ANNS）算法通常将数据库中被检索向量组织成近邻图结构,根据用户设定参数搜索查询向量的近似最近邻。为提升基于近邻图的ANNS算法在给定召回率下的搜索效率,提出一种参数自适应方法AdaptNNS。采集数据库中的被检索向量并对采样结果进行聚类,利用聚类中心向量和最近邻分类器提取查询负载特征,同时将查询负载特征与不同的召回率相结合作为输入特征训练梯度提升决策树（GBDT）模型。在查询处理过程中,根据应用程序指定的召回率获取最终输入特征,并通过GBDT模型预测最优搜索参数,提升ANNS算法的吞吐量。在Text-to-Image、DEEP和Turing-ANNS数据集上的实验结果表明,当达到相同的目标召回率时,AdaptNNS方法相比于Baseline方法最多可将DiskANN和HNSW算法的吞吐量提升1.3倍,具有更高的近似最近邻搜索效率。     

在线哈希算法研究综述

在当前大规模数据检索任务中,学习型哈希方法能够学习紧凑的二进制编码,在节省存储空间的同时能快速地计算海明空间内的相似度,因此近似最近邻检索常使用哈希的方式来完善快速最近邻检索机制.对于目前大多数哈希方法都采用离线学习模型进行批处理训练,在大规模流数据的环境下无法适应可能出现的数据变化而使得检索效率降低的问题,提出在线哈...     

基于伪成对标签的深度无监督哈希学习

无监督的深度哈希学习方法由于缺少相似性监督信息,难以获取高质量的哈希编码.因此,文中提出端到端的基于伪成对标签的深度无监督哈希学习模型.首先对由预训练的深度卷积神经网络得到的图像特征进行统计分析,用于构造数据的语义相似性标签.再进行基于成对标签的有监督哈希学习.在两个常用的图像数据集CIFAR-10、NUS-WIDE上的实验表明,经文中方法得到的哈希编码在图像检索上的性能较优.     

基于最近邻子空间搜索的两类文本分类方法

在文本分类中,最近邻搜索算法具有思想简单、准确率高等优点,但通常在分类过程中的计算量较大。为克服这一不足,提出了一种基于最近邻子空间搜索的两类文本分类方法。首先提取每一类样本向量组的特征子空间,并通过映射将子空间变换为高维空间中的点,然后把最近邻子空间搜索转化为最近邻搜索完成分类过程。在Reuters-21578数据集上的实验表明,该方法能够有效提高文本分类的性能,具有较高的准确率、召回率和F1值。     

基于Voronoi图的连续反向最近邻查询

为解决动态环境中移动点的连续反向最近邻查询问题,将连续反向最近邻查询分为单色和双色2种情况进行研究。利用移动点Voronoi图,分别给出单色连续反向最近邻查询算法、双色连续反向最近邻查询算法以及相关定理,对算法正确性和可终止性进行证明,分析算法时间复杂性。按照移动点Voronoi图的拓扑结构是否改变分为2种情况,分析每种情况下候选所在区域的变化,在变化区域内进行Voronoi图的重构,得到对应的解决方法。在多数情况下,该算法只需生成局部移动点的Voronoi图即可找到结果,减小了连续反向最近邻查询的代价。     

基于簇内乘积量化的最近邻检索方法

本文针对大规模高维数据近邻检索中的瓶颈问题,提出基于向量量化的一种检索方法—簇内乘积量化树方法.该方法运用向量量化和乘积量化的多层树状结构高效表征大规模高维数据集,与现有方法相比降低了索引表空桶率;其次提出基于贪心队列的近邻簇筛选方法减小了计算复杂度,加快了近邻检索速度;最后提出面量化方法用于近似计算候选数据集向量与查询向量间的距离,与点量化和线量化方法相比量化误差更小,提高了近邻查询准确率.本文提出的簇内乘积量化树算法在算子Sift和Gist描述的大规模高维数据集上与乘积量化树技术相比,首次召回准确率提高了57.7%,索引表空桶率降低幅度在50%以上,与局部优化乘积量化技术相比,查全率高达97%,而查询时间却仅需原来的1/9.实验结果表明本文提出的基于簇内乘积量化的近邻方法提升了近邻检索性能,为大规模高维数据集近邻检索提供了理论支持.     

On the use of Human-Computer Interaction for Projected Nearest Neighbor Search

Nearest Neighbor search is an important and widely used technique in a number of important application domains. In many of these domains, the dimensionality of the data representation is often very high. Recent theoretical results have shown that the concept of proximity or nearest neighbors may not be very meaningful for the high dimensional case. Therefore, it is often a complex problem to find good quality nearest neighbors in such data sets. Furthermore, it is also difficult to judge the value and relevance of the returned results. In fact, it is hard for any fully automated system to satisfy a user about the quality of the nearest neighbors found unless he is directly involved in the process. This is especially the case for high dimensional data in which the meaningfulness of the nearest neighbors found is questionable. In this paper, we address the complex problem of high dimensional nearest neighbor search from the user perspective by designing a system which uses effective cooperation between the human and the computer. The system provides the user with visual representations of carefully chosen subspaces of the data in order to repeatedly elicit his preferences about the data patterns which are most closely related to the query point. These preferences are used in order to determine and quantify the meaningfulness of the nearest neighbors. Our system is not only able to find and quantify the meaningfulness of the nearest neighbors, but is also able to diagnose situations in which the nearest neighbors found are truly not meaningful.

一种用于连续反最近邻查询的空间削减算法

动态环境中的反最近邻查询已成为空间查询的研究热点,有效的数据空间削减策略是此类查询的瓶颈。本文首先给出了连续反最近邻CRNN查询的定义,并且深入分析了问题的特点;其次,在综合分析已有削减策略的基础上给出了可用于CRNN查询的空间削减算法。该算法能在降低I/O操作的同时保证结果的精确性,并且不依赖于特定的索引结构和查询算算法。实验表明,该算法能够有效削减掉不包含RNN的结点,能够提高CRNN查询效率。     

空间对象的反最近邻查询

本文在对现有反最近邻查询方法研究的基础上,提出了一种新的索引结构一SRdnn-树;在此基础上提出了基于SRdn矿树的反最近邻查询方法,并给出了该结构上的最近邻查询方法,以及插入和删除方法,第5节实验表明,基于SRdnn-树的反最近邻查询在性能上优于以往查询方法。     

基于相关信息特征最近邻搜索的快速分形图像编码

针对分形图像压缩算法编码时间过长的问题,提出采用相关信息特征作为最近邻搜索特征的快速分形编码算法.通过深入分析图像子块的结构特性,提出相关信息特征的定义,证明并分析了采用该特征进行最近邻搜索操作的合理性.与传统特征相比,相关信息特征能够更好地反映子块的结构特性,所以基于相关信息特征的最近邻搜索能够更准确地确定后续局部匹配的范围.实验表明,在编码时间相同的情况下,本文算法较其他三种同类算法能够得到更好的解码图像质量.     

基于核的最小距离分类法的参数选择方法

在基于核函数的最小距离分类方法对数据集进行分类过程中,目标函数的核函数参数选择直接影响分类器的分类成功率。该文提出一种选择应用目标函数来选择适当参数的方法。实验结果表明,与单纯的基于核的最小距离分类法相比,选择最优核函数的参数可以提高分类器的成功率。     

路网中互近邻查询处理方法

提出路网中的互近邻查询问题.给定路网G(V,E),对象集P,查询点q,近邻数k1和k2,互近邻查询返回既是q的k1近邻,又是q的反k2近邻的对象集.为解决该问题,首先提出基础算法,即先求出查询点q的k1近邻作为候选,再验证这些候选是否为真正的结果.然后,在此基础上提出了优化算法,根据落在对象点与查询点最短路径边上的标记点个数直接排除掉一些错误的候选对象.最后,通过实验验证了优化算法的有效性.     

基于空间网络数据库的组最近邻居查询

组最近邻居查询是空间数据库在最近邻居查询上的新问题.目前,对组最近邻居查询的研究局限于欧氏空间,考察的只是对象间的相对位置关系,无法处理现实生活中对象间的连通性问题.鉴于此,本文基于空间网络数据库提出以网络距离为度量标准的组最近邻居查询概念,进而提出作为其算法基础的增量最近邻居查询算法INNN,最后构造出算法NMQM.
实验证明,NMQM是一种有效的组最近邻居查询算法.     

一种移动对象增量组最近邻居查询方法

基于移动对象增量最近邻居查询(INCNN),提出一种移动对象增量组最近邻居查询方法(INCGNN)。该方法以较小的代价求出每次更新时刻的组最近邻居。针对组最近邻居查询的特点,给出了k+1组最近邻居查询改进算法,椭圆剪枝和延迟更新3种优化查询的策略。实验结果表明,INCGNN明显优于REEGNN,3种优化策略能较好地提高查询性能。