一种基于可视域的图像索引设置方法、系统及检索方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及图像处理技术领域，尤其是涉及一种基于可视域的图像索引设置方 法、系统及检索方法。
【背景技术】
[0002] 图像是视觉所及环境的自然再现，具有内容丰富、表达直观的特性，其已成为社会 生产生活中一种重要的可视信息载体，应用日益广泛。面向快速增长的海量图像数据，如何 快速高效检索出用户需要的图像资源已成为图像处理技术领域重要的研究课题。
[0003]目前主流的图像检索方法主要分为基于文本的图像检索和基于内容的图像检索， 基于文本的图像检索主要利用人工对图像主题、内容描述进行标注，再采用关键字匹配技 术进行图像检索；基于内容图像检索则通过抽取图像的颜色、纹理、形状等特征构建参数描 述算子，然后根据特征匹配实现图像检索。然而，以上图像检索技术主要专注于图像主题、 图像内容特征方面的检索，而忽略了图像隐含的位置特征，即目前的图像检索方法主要用 于解决了"查询某某主题图像"、"查询某某特征图像"等需求，而无法解决"查询位于某区域 内的图像"、"查询拍摄方向为东南向的图像"等需求。
[0004] 近年来，随着硬件设备的飞速发展，索尼、尼康、佳能、松下、卡西欧、富士等各大相 机厂商都推出了GPS相机，例如索尼推出的GPS-CS1适配器同步记录包括定位、时间、拍摄 设置等在内的各类数据，将GPS位置信息与图像融为一体；同时众多学者也在图像与GPS定 位信息、方位信息集成方面做了大量的工作，这些研究都为基于二维可视域的图像检索提 供了数据基础。目前基于位置的图像检索还是仅仅利用了图像中的GPS定位信息，其解决 思路为将图像可视范围抽象为点特征数据，然后采用空间索引对点数据进行索引，最后在 GIS技术支持下实现图像检索，具体步骤为：1)针对图像集，循环提取每一张图像中的GPS 定位信息，并在数据库中生成一条点记录信息，图像作为点的属性存储在该条记录中；2) 采用空间索引对数据库中点记录集进行组织；3)用户在电子地图上框选图像查询范围，4) 在空间索引支持下，基于查询范围筛选出初步图像集，再遍历初选图像集记录判断GPS定 位信息点是否包含在检索区域内；5)返回点位于检索区域内的图像数据集。
[0005]目前基于位置的图像检索方法缺点在于：
[0006] (1)未充分利用图像中记录的信息，例如镜头焦距、镜头可视角度、镜头放大倍率、 方位信息等参数信息，仅利用了GPS定位信息。
[0007] (2)在数据组织方面，仅简单根据图像拍摄位置GPS定位信息将图像抽象为点模 型，实质上图像反映的是面状场景信息，采用以点代面的建模方式就会造成只能检索到拍 摄位置在检索范围内的图像，而一些虽然拍摄位置在检索区域外，但是实际上拍摄场景在 检索范围内的图像出现漏检的现象，使得检索精度不足，同时检索结果与人们检索的实际 需求不符。
【发明内容】
[0008] 本发明所要解决的技术问题是：解决图像参数信息未充分利用、以点代面的图像 建模方式造成检索精度不足的缺陷，充分利用镜头焦距、镜头可视角度、镜头放大倍率、GPS 定位信息、方位信息参数建立图像可视域模型，用面状图形代替传统的点图形，更真实表达 图像在现实场景中的所覆盖的区域，并采用多级网格对图像可视域生成的面状图形进行空 间索引，进而在GIS技术支持下实现基于位置的图像检索，使得图像检索结果更加精确，更 符合人们的检索需求。
[0009] 为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：提供一种基于可视域的图像 索引设置方法，包括：
[0010] 解析可定位图像EXIF头文件中的参数标记，提取出参数信息；
[0011] 根据所述参数信息构建镜头视角范围模型，并计算出图像可视域面状范围；
[0012] 存储图像可视域面状图形到图像数据库空间字段中；
[0013] 根据图像可视域面状图形的分布确定索引边界、分割索引区域空间，并确定索引 坐标。
[0014] 为解决上述问题，本发明还提供一种基于可视域的图像检索方法，包括以下步 骤：
[0015] 在地图上选取图像检索区域；
[0016] 获取检索区域与索引区域相交的索引区域块；
[0017] 根据图像可视域与索引区域块的索引关系，筛选出相交区域块内的图像集合，以 作为初级过滤结果集；
[0018] 遍历初级过滤结果集中的图像，获取目标结果图像。
[0019] 为解决上述问题，本发明提供一种基于可视域的图像索引设置系统，包括：
[0020] 解析提取模块，用于解析可定位图像EXIF头文件中的参数标记，提取出参数信 息；
[0021] 构建计算模块，用于根据所述参数信息构建镜头视角范围模型，并计算出图像可 视域面状范围；
[0022] 存储模块，用于存储图像可视域面状图形到图像数据库空间字段中；
[0023] 图像索引模块，用于根据图像可视域面状图形的分布确定索引边界、分割索引区 域空间，并确定索引坐标系统。
[0024] 本发明的有益效果在于：区别于现有技术，本发明通过解析可定位图像EXIF头文 件中的参数标记，提取出参数信息；通过提取出的参数构建镜头视角范围模型，计算出图像 可视域面状范围；根据图像可视域面状图形的分布确定索引边界、分割索引区域空间，并确 定索引坐标，以此建立图像索引，进而在GIS技术支持下实现基于可视域的图像高效、精确 检索。通过上述方式，本发明充分利用参数信息建立图像可视域模型，用面状图形代替传统 的点图形，更真实反应图像在真实场景中的所覆盖的区域。同时基于可视域的图像检索方 法，除了可检索到检索区域内拍摄的图像外，还可以检索到拍摄位置在检索范围外，但其图 像实际场景在检索范围内的图像，使得图像检索结果更精确，同时其检索方式更符合人们 的实际需求。
【附图说明】
[0025]图1为本发明基于可视域的图像索引与检索实现技术路线图；
[0026]图2为本发明具体实施例中视角范围模型；
[0027] 图3为本发明具体实施例中镜头缩放示意图；
[0028] 图4为本发明具体实施例中焦距、视角、感光元件宽度三者关系示意图；
[0029]图5为本发明具体实施例中物体宽度与成像宽度的关系示意图；
[0030]图6为本发明具体实施例中可定位图像参数值示意图；
[0031]图7为本发明具体实施例中图像可视范围示意图；
[0032]图8为本发明具体实施例中图像可视域示意图；
[0033] 图9为本发明具体实施例中多级网格空间索引流程图；
[0034] 图10为本发明具体实施例中4X4多级网格划分示意图；
[0035] 图11为本发明具体实施例中索引坐标B树组织结构关系图；
[0036]图12为本发明具体实施例中基于可视域图像检索流程图；
[0037]图13为本发明具体实施例中基于可视域图像检索结果示意图。
【具体实施方式】
[0038] 为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附 图予以说明。
[0039] 本发明最关键的构思在于：基于可定位图像数据，根据图像EXIF头文件标记字段 中的参数信息构建图像可视范围模型，并在二维矢量/三维场景模型的辅助下计算图像的 可视域，在此基础上建立图像可视域面状图形的空间索引，进而在GIS技术支持下实现基 于可视域的图像尚效、精确检索。
[0040] 术语解释：
[0041] 1.EXIF(ExchangeableImageFile)是"可交换图像文件"的缩写，当中包含 了专门为数码相机的照片而定制的元数据，可以记录数码照片的拍摄参数、缩略图及其 他属性信息。是由日本电子工业发展协会（JapanElectronicIndustryDevelopment Association，JEIDA)制订的图像的一种格式，它的数据存储与JPEG格式是完全相同的。实 际上Exif格式就是在JPEG格式头部插入了数码照片的信息，包括拍摄时的光圈、快门、白 平衡、IS0、焦距、日期时间等各种和拍摄条件以及相机品牌、型号、色彩编码、拍摄时录制的 声音以