一種基于可視域的圖像索引設置方法、系統及檢索方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及圖像處理技術領域，尤其是涉及一種基于可視域的圖像索引設置方 法、系統及檢索方法。
【背景技術】
[0002] 圖像是視覺所及環境的自然再現，具有內容豐富、表達直觀的特性，其已成為社會 生產生活中一種重要的可視信息載體，應用日益廣泛。面向快速增長的海量圖像數據，如何 快速高效檢索出用戶需要的圖像資源已成為圖像處理技術領域重要的研究課題。
[0003]目前主流的圖像檢索方法主要分為基于文本的圖像檢索和基于內容的圖像檢索， 基于文本的圖像檢索主要利用人工對圖像主題、內容描述進行標注，再采用關鍵字匹配技 術進行圖像檢索；基于內容圖像檢索則通過抽取圖像的顏色、紋理、形狀等特征構建參數描 述算子，然后根據特征匹配實現圖像檢索。然而，以上圖像檢索技術主要專注于圖像主題、 圖像內容特征方面的檢索，而忽略了圖像隱含的位置特征，即目前的圖像檢索方法主要用 于解決了"查詢某某主題圖像"、"查詢某某特征圖像"等需求，而無法解決"查詢位于某區域 內的圖像"、"查詢拍攝方向為東南向的圖像"等需求。
[0004] 近年來，隨著硬件設備的飛速發展，索尼、尼康、佳能、松下、卡西歐、富士等各大相 機廠商都推出了GPS相機，例如索尼推出的GPS-CS1適配器同步記錄包括定位、時間、拍攝 設置等在內的各類數據，將GPS位置信息與圖像融為一體；同時眾多學者也在圖像與GPS定 位信息、方位信息集成方面做了大量的工作，這些研究都為基于二維可視域的圖像檢索提 供了數據基礎。目前基于位置的圖像檢索還是僅僅利用了圖像中的GPS定位信息，其解決 思路為將圖像可視范圍抽象為點特征數據，然后采用空間索引對點數據進行索引，最后在 GIS技術支持下實現圖像檢索，具體步驟為：1)針對圖像集，循環提取每一張圖像中的GPS 定位信息，并在數據庫中生成一條點記錄信息，圖像作為點的屬性存儲在該條記錄中；2) 采用空間索引對數據庫中點記錄集進行組織；3)用戶在電子地圖上框選圖像查詢范圍，4) 在空間索引支持下，基于查詢范圍篩選出初步圖像集，再遍歷初選圖像集記錄判斷GPS定 位信息點是否包含在檢索區域內；5)返回點位于檢索區域內的圖像數據集。
[0005]目前基于位置的圖像檢索方法缺點在于：
[0006] (1)未充分利用圖像中記錄的信息，例如鏡頭焦距、鏡頭可視角度、鏡頭放大倍率、 方位信息等參數信息，僅利用了GPS定位信息。
[0007] (2)在數據組織方面，僅簡單根據圖像拍攝位置GPS定位信息將圖像抽象為點模 型，實質上圖像反映的是面狀場景信息，采用以點代面的建模方式就會造成只能檢索到拍 攝位置在檢索范圍內的圖像，而一些雖然拍攝位置在檢索區域外，但是實際上拍攝場景在 檢索范圍內的圖像出現漏檢的現象，使得檢索精度不足，同時檢索結果與人們檢索的實際 需求不符。
【發明內容】
[0008] 本發明所要解決的技術問題是：解決圖像參數信息未充分利用、以點代面的圖像 建模方式造成檢索精度不足的缺陷，充分利用鏡頭焦距、鏡頭可視角度、鏡頭放大倍率、GPS 定位信息、方位信息參數建立圖像可視域模型，用面狀圖形代替傳統的點圖形，更真實表達 圖像在現實場景中的所覆蓋的區域，并采用多級網格對圖像可視域生成的面狀圖形進行空 間索引，進而在GIS技術支持下實現基于位置的圖像檢索，使得圖像檢索結果更加精確，更 符合人們的檢索需求。
[0009] 為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：提供一種基于可視域的圖像 索引設置方法，包括：
[0010] 解析可定位圖像EXIF頭文件中的參數標記，提取出參數信息；
[0011] 根據所述參數信息構建鏡頭視角范圍模型，并計算出圖像可視域面狀范圍；
[0012] 存儲圖像可視域面狀圖形到圖像數據庫空間字段中；
[0013] 根據圖像可視域面狀圖形的分布確定索引邊界、分割索引區域空間，并確定索引 坐標。
[0014] 為解決上述問題，本發明還提供一種基于可視域的圖像檢索方法，包括以下步 驟：
[0015] 在地圖上選取圖像檢索區域；
[0016] 獲取檢索區域與索引區域相交的索引區域塊；
[0017] 根據圖像可視域與索引區域塊的索引關系，篩選出相交區域塊內的圖像集合，以 作為初級過濾結果集；
[0018] 遍歷初級過濾結果集中的圖像，獲取目標結果圖像。
[0019] 為解決上述問題，本發明提供一種基于可視域的圖像索引設置系統，包括：
[0020] 解析提取模塊，用于解析可定位圖像EXIF頭文件中的參數標記，提取出參數信 息；
[0021] 構建計算模塊，用于根據所述參數信息構建鏡頭視角范圍模型，并計算出圖像可 視域面狀范圍；
[0022] 存儲模塊，用于存儲圖像可視域面狀圖形到圖像數據庫空間字段中；
[0023] 圖像索引模塊，用于根據圖像可視域面狀圖形的分布確定索引邊界、分割索引區 域空間，并確定索引坐標系統。
[0024] 本發明的有益效果在于：區別于現有技術，本發明通過解析可定位圖像EXIF頭文 件中的參數標記，提取出參數信息；通過提取出的參數構建鏡頭視角范圍模型，計算出圖像 可視域面狀范圍；根據圖像可視域面狀圖形的分布確定索引邊界、分割索引區域空間，并確 定索引坐標，以此建立圖像索引，進而在GIS技術支持下實現基于可視域的圖像高效、精確 檢索。通過上述方式，本發明充分利用參數信息建立圖像可視域模型，用面狀圖形代替傳統 的點圖形，更真實反應圖像在真實場景中的所覆蓋的區域。同時基于可視域的圖像檢索方 法，除了可檢索到檢索區域內拍攝的圖像外，還可以檢索到拍攝位置在檢索范圍外，但其圖 像實際場景在檢索范圍內的圖像，使得圖像檢索結果更精確，同時其檢索方式更符合人們 的實際需求。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發明基于可視域的圖像索引與檢索實現技術路線圖；
[0026]圖2為本發明具體實施例中視角范圍模型；
[0027] 圖3為本發明具體實施例中鏡頭縮放示意圖；
[0028] 圖4為本發明具體實施例中焦距、視角、感光元件寬度三者關系示意圖；
[0029]圖5為本發明具體實施例中物體寬度與成像寬度的關系示意圖；
[0030]圖6為本發明具體實施例中可定位圖像參數值示意圖；
[0031]圖7為本發明具體實施例中圖像可視范圍示意圖；
[0032]圖8為本發明具體實施例中圖像可視域示意圖；
[0033] 圖9為本發明具體實施例中多級網格空間索引流程圖；
[0034] 圖10為本發明具體實施例中4X4多級網格劃分示意圖；
[0035] 圖11為本發明具體實施例中索引坐標B樹組織結構關系圖；
[0036]圖12為本發明具體實施例中基于可視域圖像檢索流程圖；
[0037]圖13為本發明具體實施例中基于可視域圖像檢索結果示意圖。
【具體實施方式】
[0038] 為詳細說明本發明的技術內容、所實現目的及效果，以下結合實施方式并配合附 圖予以說明。
[0039] 本發明最關鍵的構思在于：基于可定位圖像數據，根據圖像EXIF頭文件標記字段 中的參數信息構建圖像可視范圍模型，并在二維矢量/三維場景模型的輔助下計算圖像的 可視域，在此基礎上建立圖像可視域面狀圖形的空間索引，進而在GIS技術支持下實現基 于可視域的圖像尚效、精確檢索。
[0040] 術語解釋：
[0041] 1.EXIF(ExchangeableImageFile)是"可交換圖像文件"的縮寫，當中包含 了專門為數碼相機的照片而定制的元數據，可以記錄數碼照片的拍攝參數、縮略圖及其 他屬性信息。是由日本電子工業發展協會（JapanElectronicIndustryDevelopment Association，JEIDA)制訂的圖像的一種格式，它的數據存儲與JPEG格式是完全相同的。實 際上Exif格式就是在JPEG格式頭部插入了數碼照片的信息，包括拍攝時的光圈、快門、白 平衡、IS0、焦距、日期時間等各種和拍攝條件以及相機品牌、型號、色彩編碼、拍攝時錄制的 聲音以