JP2017513150A - 画像特徴式認識のためのシステムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2014年2月14日に出願された米国仮特許出願第61/937,859号の優先権を主張するものであり、その内容は言及したことにより全体が本出願中に援用される。
本開示内容は、視覚的物体認識法に関し、更に詳細には、デジタル画像における内容および物体を認識するための方法およびシステム、および、認識された内容/物体に関する付加的な内容および/または情報を迅速に供給する方法およびシステムに関する。本明細書中に開示される方法およびシステムは、検索サービス、および、内容に基づく画像の検索および認識プロセスに対しても適用可能であり得る。
図3は、画像スナップショットにおける関心物体に関する付加的情報を獲得するという、本開示内容の実施形態に係る代表的なシステムを示すブロック図である。システム300は、たとえば、少なくともひとつのプロセッサ、メモリ、通信用のハードウェアおよびソフトウェア、および、カメラを備えて成るモバイル機器であり得る。幾つかの実施形態において、システム300は、図9に示された如きクライアント・デバイス910である。システム300は、関心物体の付加的情報の獲得を試みるユーザにより操作され得ることから、システム300は、ユーザのモバイル機器とも称され得る。図3は、システム300上に存在し得るハードウェアまたはソフトウェアにおいて実現され得る、本明細書中に記述される方法およびシステムに係る、種々のモジュールを示している。図3に示された如く、システム300は、画像獲得モジュール310、特徴記述子生成モジュール320、フィンガープリント生成モジュール330、および、付加的データ獲得モジュール340を含んでいる。
所定のクエリ画像に対し、画像特徴に基づく検索によれば、大規模な画像の集合体(訓練集合)の事前抽出された画像特徴を、上記クエリ画像から抽出されたものと比較することにより、上記訓練集合における一致物が見出される。これらの画像毎の無駄な比較を最小限に維持すべく、疎らな候補集合を効率的に事前選択するために、付加的な検索データ構造が使用される。画像特徴インデックスと称されるこの検索データ構造によれば、与えられたクエリ画像の特徴データ点が、画像の訓練集合の内で、該データ点に最も近いデータ点へとマッピングされ得るという類似性検索(たとえば、近似最近傍(ANN)探索)の実施が許容される。これらのデータ点に対して関連付けられた画像は、一群の候補画像として読出される。後時に記述される如く、上記画像特徴インデックスは、特徴データ点をインデックス付け/アドレス指定し得るマッピング・テーブルを提供する。斯かるマッピング・テーブルは、ハッシュ・テーブルであり得ると共に、アドレスと特徴データ点との間の関係は、ハッシュ関数に従って定義され得る。
本明細書中に記述される新規な画像特徴式認識方法およびシステムの重要な特徴は、画像特徴インデックスである。記述される方法およびシステムは、動画フレームの精度における補償可能な損失に代えて、不可逆の確率論的なデータ管理を導入することで、固有性が少ない画像内容の自動的な除去と併せて、劇的に低下された演算コストおよび記憶要件を可能とする。斯かる方法およびシステムは特に、動画から生成された基準画像データの管理に対して適切である。
以下においては、LSHの改変技術を記述する方法およびシステムが提供される。該改変技術は、複数の良好に選択された非合同ハッシュ関数の重畳の統計的包含特性を、概略的な置換距離尺度として活用すべく使用され得る。これらの方法およびシステムが必要とするのは、更に少ない量の演算、および、更に少ない記憶容量である。
Claims (10)
- モバイル機器を以てユーザにより獲得されたクエリ画像に関する付加的情報を特定してモバイル機器へと送信するサーバであって、該サーバは、
ひとつ以上の基準画像に対して関連付けられたひとつ以上の基準特徴記述子を記憶する基準画像データベースであって、少なくともひとつの基準画像特徴は複数の関数を用いて当該基準画像データベースにおける複数のアドレスに対してマッピングされる、基準画像データベースと、
プロセッサであって、
該モバイル機器から、ひとつ以上のクエリ画像特徴記述子を含む第1クエリを受信するクエリ受信モジュールと、
該ひとつ以上のクエリ画像特徴記述子の各々に対して該複数の関数を用いて複数のアドレスを算出し、且つ、該複数のアドレスの各々に対し、該基準画像データベースの所定領域内に記憶された重複的な基準画像特徴記述子の個数を算出するための候補特徴記述子読出しモジュールと、
該算出された重複的な基準画像特徴記述子の個数に基づいて一群の基準画像特徴記述子を選択するための候補画像読出しモジュールと、
該選択された一群の基準画像特徴記述子をひとつ以上のクエリ画像特徴記述子と比較して、いずれかの基準画像が該クエリ画像と一致するか否かを決定する画像マッチング・モジュールと、
を備えて成るひとつ以上のモジュールを実行するプロセッサと、
を備えて成り、
該サーバは更に、
一致基準画像が決定されたなら、該少なくともひとつの一致基準画像に対して関連付けられた付加的情報を注釈データベースから獲得する段階と、
該付加的情報を、該少なくともひとつの関心対象物に関する付加的情報として該ユーザに対して表示するために、該モバイル機器へと送信する段階と、
を実施するように構成される、
サーバ。 - 該プロセッサは更に、ハッシュ・テーブル管理モジュールを実行すべく構成される、請求項1に記載のサーバ。
- 該ハッシュ・テーブル管理モジュールは、ハッシュ衝突に対処する衝突解決モジュールと、ハッシュ・テーブルにおけるひとつのアドレスに対する(たとえば、一群の特徴記述子などの)新たなデータ点の関連付けを取扱うオーバーフロー対処モジュールと、を更に備えて成る、請求項2に記載のサーバ。
- モバイル機器を以てユーザにより獲得された第1クエリ画像に関する付加的情報を特定かつ表示するコンピュータ実行型の方法であって、
該第1クエリ画像に含まれた該ユーザに対する少なくともひとつの関心対象物に対応するひとつ以上のクエリ画像特徴記述子を含む第1クエリを、該モバイル機器から受信する段階と、
該第1クエリの受信に応じ、類似性検索であって、
該クエリ画像特徴記述子の各々に対し、複数の関数を用いて複数のアドレスを算出する段階と、
該複数のアドレスの各々に対し、データベースの一定領域内に記憶された重複的な基準画像特徴記述子の個数を算出する段階であって、少なくともひとつの基準画像特徴は、該複数の関数を用いて該基準画像データベースにおける複数のアドレスへとマッピングされている、という段階と、
該複数のアドレスの各々に対して関連付けられた該基準画像データベースの該一定領域における該重複的な基準画像特徴記述子の個数に基づいてひとつ以上の候補画像を決定する段階であって、該基準画像データベースはひとつ以上の基準画像特徴記述子を記憶しており、該基準画像特徴記述子の各々は少なくともひとつの基準画像に対して関連付けられている、段階と、
該ひとつ以上の候補画像に対する該特徴記述子を該クエリ画像特徴記述子と比較して、一致物が在るか否かを決定する段階と、
を備えて成るという類似性検索を実施する段階と、
一致物が在るなら、該一致物に対して関連付けられた付加的情報を獲得する段階と、
該一致物に対して関連付けられた付加的情報を、該ユーザに対する表示のために該モバイル機器へと送信する段階と、
を備えて成る、コンピュータ実行型の方法。 - ひとつのアドレスに対して関連付けられた所定領域内の該重複的な基準画像特徴記述子の個数は、該重複的な基準画像特徴記述子と、該アドレスに対してマッピングされた該第1クエリ画像特徴記述子との間の類似性の程度を反映し、且つ、
該ひとつ以上の候補画像を決定する段階は、
該重複的な基準画像特徴記述子の個数は所定スレッショルド値を超過したことを決定する段階と、
該重複的な基準画像特徴記述子に対して関連付けられた該ひとつ以上の候補画像を獲得する段階と、
を備えて成る、
請求項4に記載のコンピュータ実行型の方法。 - 該モバイル機器から、ひとつ以上の第2クエリ画像特徴記述子を含む第2クエリを受信する段階と、
該ひとつ以上の第1クエリ画像特徴記述子を、該ひとつ以上の第2クエリ画像特徴記述子と比較する段階と、
該比較の結果に基づき、該類似性検索を実施しないと決定し、且つ、クエリ・キャッシュ内に記憶された該第1クエリと該ひとつ以上の候補画像との間のマッピングに基づき、該ひとつ以上の候補画像を獲得する、段階と、
を更に備えて成る、請求項5に記載のコンピュータ実行型の方法。 - 各基準画像特徴記述子は、各バケットがひとつのアドレスに対して関連付けられたという複数のバケットを含むハッシュ・テーブルに基づいてデータベース内に記憶され、
該ハッシュ・テーブルは、一群のハッシュ関数に対して関連付けられ、該一群のハッシュ関数は、ひとつの特徴記述子データ点を、該複数のバケットの内の第1群のバケットに対して関連付けられた第1群のアドレスへとマッピングし、且つ、該第1群のバケットの各々は、ひとつの第2特徴記述子データ点を記憶する、
請求項4に記載の方法。 - モバイル機器を以てユーザにより獲得された画像に関する付加的情報を特定かつ表示するコンピュータ実行型の方法であって、
該モバイル機器を用いて、ユーザがその付加的情報を受信することを望む少なくともひとつの関心対象物を備えて成る少なくともひとつの画像を獲得する段階と、
該少なくともひとつの画像から、該少なくともひとつの関心対象物に対応するひとつ以上の第1特徴を抽出する段階と、
該ひとつ以上の第1特徴を表す第1フィンガープリントを生成する段階と、
該第1フィンガープリントを含む第1クエリをサーバに対して送信する段階であって、該フィンガープリントによれば、該サーバは、ひとつ以上の第2画像を獲得すること、および、該第1クエリに基づいて選択されたひとつ以上の第2画像に基づき、該サーバが、ユーザに対する該少なくともひとつの関心対象物に関する付加的情報を有すると決定することが許容される、段階と、
該サーバから、該ユーザに対する該少なくともひとつの関心対象物に関する該付加的情報を受信し、且つ、該付加的情報を該ユーザに対して表示する段階と、
を備えて成る、コンピュータ実行型の方法。 - 該コンピュータ実行型の方法は、該モバイル機器における第1インタフェースを介して、該第1画像の一部に対するユーザの選択を受信する段階を更に備えて成り、
該少なくともひとつの画像からひとつ以上の第1特徴を抽出する該段階は、該選択された部分に対応するひとつ以上の第1特徴を抽出する段階を備えて成り、且つ、
第1フィンガープリントを生成する該段階は、該第1画像の該選択された部分から抽出された該ひとつ以上の第1特徴を表す第1フィンガープリントを生成する段階を備えて成る、
請求項8に記載のコンピュータ実行型の方法。 - 関心対象物に関する付加的情報を特定かつ表示するデバイスであって、該デバイスは、
該関心対象物に含まれた画像を獲得する画像獲得モジュールと、
該画像に対して関連付けられた一種類以上の画像特徴量を抽出する特徴記述子生成モジュールと、
該抽出された一種類以上の画像特徴量に基づいてクエリ・フィンガープリントを生成し、且つ、該クエリ・フィンガープリントをサーバに対して送信するフィンガープリント生成モジュールであって、該クエリ・フィンガープリントによれば、該サーバは、該クエリ・フィンガープリントに基づき、ひとつ以上の基準特徴記述子を記憶するデータベースにおいて類似性検索を実施すること、および、該類似性検索の結果に基づき、該ひとつ以上の基準特徴記述子の少なくともひとつに対して関連付けられたひとつ以上の候補画像を獲得することが許容される、フィンガープリント生成モジュールと、
該画像が、該ひとつ以上の候補画像と一致するか否かを決定する画像マッチング・モジュールと、
該画像マッチング・モジュールにおける該決定に基づき、該ひとつ以上の候補画像の少なくともひとつに対して関連付けられた付加的情報を獲得し、該少なくともひとつの関心対象物に関する付加的情報として該ユーザに対して表示する付加的データベース・モジュールと、
を含むひとつ以上のモジュールを実行するプロセッサを備えて成る、デバイス。
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