Методы и алгоритмы автоматического аннотирования изображений в информационно-поисковых системах

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………………………………. 4
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ И АЛГОРИТМОВ
АВТОМАТИЧЕСКОГО АННОТИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ ………….. 9
1.1 Анализ существующих методов автоматического аннотирования
изображений …………………………………………………………………………………………… 9
1.1.1 Классификационные методы ……………………………………………………… 10
1.1.2 Генеративные методы ………………………………………………………………… 15
1.1.3 Поисковые методы …………………………………………………………………….. 20
1.1.4 Сравнение методов автоматического аннотирования изображений 25
1.2 Анализ методов кластеризации данных ……………………………………………. 26
1.2.1 Иерархические методы ………………………………………………………………. 26
1.2.2 Методы квадратичной ошибки …………………………………………………… 28
1.2.3 Инкрементальные методы ………………………………………………………….. 29
1.3 Анализ низкоуровневых признаков изображений …………………………….. 30
1.3.1 Цветовые признаки ……………………………………………………………………. 31
1.3.2 Текстурные признаки …………………………………………………………………. 34
1.3.3 Признаки формы………………………………………………………………………… 36
1.3.4 Локальные дескрипторы …………………………………………………………….. 37
1.3.5 Кодирование локальных дескрипторов ………………………………………. 41
1.4 Анализ существующего программного обеспечения ………………………… 44
1.5 Выводы по главе ……………………………………………………………………………… 49
ГЛАВА 2. АВТОМАТИЧЕСКОЕ АННОТИРОВАНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЙ
НА ОСНОВЕ ОДНОРОДНЫХ ТЕКСТОВО-ВИЗУАЛЬНЫХ ГРУПП … 52
2.1 Вычисление глобального визуального дескриптора………………………….. 54
2.1.1 Быстрое вычисление набора локальных дескрипторов ……………….. 55
2.1.2 Вычисление цветовых локальных дескрипторов…………………………. 59
2.1.3 Кодирование набора локальных дескрипторов……………………………. 61
2.2 Создание текстового дескриптора ……………………………………………………. 64
2.2.1 Формирование текстового дескриптора ……………………………………… 64
2.2.2 Восстановление пропущенных ключевых слов …………………………… 66
2.3 Формирование однородных текстово-визуальных групп ………………….. 69
2.3.1 Первичное разделение обучающих изображений………………………… 70
2.3.2 Кластеризация обучающих изображений ……………………………………. 71
2.4 Автоматическое аннотирование изображений ………………………………….. 77
2.5 Выводы по главе ……………………………………………………………………………… 79
ГЛАВА 3. ПОСТРОЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ
АВТОМАТИЧЕСКОГО АННОТИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ И
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ …………………………………………. 82
3.1 Структурная схема и описание модулей системы автоматического
аннотирования изображений …………………………………………………………………. 82
3.2 Результаты экспериментальных исследований вычисления визуальных
дескрипторов ………………………………………………………………………………………… 91
3.2.1 Сравнение с существующими локальными дескрипторами ………… 93
3.2.2 Исследование параметров алгоритма формирования глобальных
дескрипторов……………………………………………………………………………………… 94
3.2.3 Исследование цветовых локальных дескрипторов ………………………. 98
3.2.4 Многопоточное вычисление локальных дескрипторов ……………….. 99
3.3 Результаты экспериментальных исследований автоматического
аннотирования изображений ……………………………………………………………….. 100
3.3.1 Исследование параметров алгоритмов формирования ОТВ-групп и
автоматического аннотирования изображений ………………………………….. 102
3.3.2 Исследование параметров алгоритма восстановления ключевых
слов обучающих изображений ………………………………………………………….. 106
3.3.1 Сравнение с существующими методами автоматического
аннотирования изображений …………………………………………………………….. 107
3.4 Выводы по главе ……………………………………………………………………………. 108
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ……………………………………………………………………………………. 111
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК …………………………………………………. 113
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. СВИДЕТЕЛЬСТВА О РЕГИСТРАЦИИ
ПРОГРАММЫ «СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО
ФОРМИРОВАНИЯ ВИЗУАЛЬНЫХ СЛОВ (FORVW)» …………………….. 126
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. СВИДЕТЕЛЬСТВА О РЕГИСТРАЦИИ
ПРОГРАММЫ «СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО
АННОТИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ (AIA)» …………………………………… 127
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. АКТ ОБ ИСПОЛЬЗОВАНИИ РЕЗУЛЬТАТОВ В
ООО «НПП «БЕВАРД» ………………………………………………………………………… 128
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. АКТ ОБ ИСПОЛЬЗОВАНИИ МАТЕРИАЛОВ В
СИБИРСКОМ ГОСУДАРСТВЕННОМ АЭРОКОСМИЧЕСКОМ
УНИВЕРСИТЕТЕ ………………………………………………………………………………… 129