JP5061147B2 - 画像検索装置 - Google Patents
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Description
入力されたクエリ画像を検索エンジンに投入し、前記検索エンジンを用いて画像DB中の類似画像を検索することによって、表示用検索結果を生成するための画像検索装置であって、
前記検索エンジンが前記クエリ画像に基づいて前記画像DB中の類似画像を検索することにより生成され、かつ、ランキングされた複数の画像を含む第1検索結果を、前記検索エンジンから取得する第1検索結果取得部と、
第1検索結果において相対的に上位ランクに位置する画像のうちの少なくとも一部を、前記表示用検索結果に含まれるべき表示用画像として特定する表示用画像特定部と、
前記第1検索結果において相対的に上位ランクに位置する画像に基づいて、前記検索エンジンが前記画像DB中の類似画像を再び検索することによって、ランキングされた複数の画像を含む第2検索結果を前記検索エンジンから取得する第2検索結果取得部と、
前記第1検索結果と前記第2検索結果とを統合することによって、これらの検索結果におけるランキングに基づいてランキングされた複数の画像を含む第3検索結果を生成し、さらに、
前記第3検索結果の全部又は一部を、前記表示用画像特定部における前記第1検索結果として再び入力することにより、前記第3検索結果を更新する検索結果統合部と、
前記表示用画像として特定された画像を用いて、前記表示用検索結果を生成する検索結果生成部と
を含む画像検索装置。
前記第2検索結果取得部は、前記類似画像を再び検索するために用いる画像として、前記表示用画像特定部において表示用画像として特定された画像以外の画像を用いる構成となっている
項目1に記載の画像検索装置。
前記表示用画像特定部は、前記表示用画像として、前記第1検索結果における最上位ランクの画像を特定する構成となっている
項目1又は2に記載の画像検索装置。
前記第2検索結果取得部は、前記類似画像を再び検索するために用いる画像として、前記第1検索結果における第2順位の画像を用いる構成となっている
項目3に記載の画像検索装置。
前記表示用画像特定部は、前記第3検索結果の全部又は一部を前記第1検索結果として入力することにより特定された前記第1検索結果において、既に表示用画像として特定された画像以外の画像を、前記表示用画像として特定する構成となっている
項目1〜4のいずれか1項に記載の画像検索装置。
項目1〜5のいずれか1項に記載の画像検索装置と、投入された前記クエリ画像を用いて前記画像DB中の類似画像を検索する前記検索エンジンとを備えた画像検索システム。
入力されたクエリ画像を検索エンジンに投入し、前記検索エンジンを用いて画像DB中の類似画像を検索することによって、表示用検索結果を生成するための画像検索方法であって、
(a)前記クエリ画像に基づいて、前記検索エンジンが前記画像DB中の類似画像を検索することにより、ランキングされた複数の画像を含む第1検索結果を前記検索エンジンから取得するステップと、
(b)第1検索結果において相対的に上位ランクに位置する画像のうちの少なくとも一部を、前記表示用検索結果に含まれるべき表示用画像として特定するステップと、
(c)前記第1検索結果において相対的に上位ランクに位置する画像に基づいて、前記検索エンジンが前記画像DB中の類似画像を再び検索することによって、ランキングされた複数の画像を含む第2検索結果を前記検索エンジンから取得するステップと、
(d)前記第1検索結果と前記第2検索結果とを統合することによって、これらの検索結果におけるランキングに基づいてランキングされた複数の画像を含む第3検索結果を生成するステップと、
(e)前記第3検索結果の全部又は一部を前記第1検索結果として特定した上で、前記(b)〜(d)のステップを繰り返すことにより、前記第3検索結果を更新するステップと、
(f)前記表示用画像として特定された画像を用いて、前記表示用検索結果を生成するステップと
を含む画像検索方法。
項目7に記載のステップをコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
本発明の一実施形態に係る画像検索装置を用いた検索システムを、図1に基づいて説明する。この検索システムは、ユーザ端末1と、画像検索装置2と、検索サーバ3と、インターネット4とを主要な要素として備えている。
ユーザ端末1は、端末本体11と、入力装置12と、表示装置13とを備えている。端末本体11は、CPU(図示せず)を備えており、ユーザ端末1の動作に必要な計算処理を行うようになっている。入力装置12は、ユーザからの指令を受け取るためのものである。入力装置12としては、例えばキーボードやマウスやトラックボールのような装置を用いることができる。本実施形態の入力装置12は、ユーザによってクエリ画像を指定できるようになっている。表示装置13は、ユーザに対して情報を提示するものである。表示装置13としては、例えばLCDやCRTなどのディスプレイを用いることができる。本実施形態の表示装置13は、画像検索装置2で生成した出力用文書を表示するようになっている。
画像検索装置2は、入力されたクエリ画像を検索エンジンに投入し、この検索エンジンを用いて画像DB中の類似画像を検索することによって、表示用検索結果を生成するためのものである。この画像検索装置は、クエリ受付部21と、第1検索結果取得部22と、表示用画像特定部23と、第2検索結果取得部24と、検索結果統合部25と、検索結果生成部26とを備えている。
検索サーバ3は、検索エンジン31と、インデックスDB32と、画像DB33とから構成されている。
次に、本実施形態の画像検索装置を用いた検索方法を、図2及び図3をさらに参照しながら説明する。
まず、ユーザは、ユーザ端末1の入力装置12を用いて、クエリ画像を指定する(図3。指定されたクエリ画像の情報は、インターネット4を介して、画像検索装置2のクエリ受付部21に送られる。
ついで、検索サーバ3の検索エンジン31は、クエリ画像に基づいて、画像DB33の中の類似画像を検索する。これにより、検索サーバ3の検索エンジン31は、類似画像についての検索結果を取得することができる。このように取得された検索結果を、この明細書では、第1検索結果と称している。第1検索結果においては、クエリ画像と、検索された画像との類似度に応じて、画像へのランク付けがされている。また、本実施形態の第1検索結果は、類似度のランキングが比較的に上位の画像を特定したものである。ここで、上位ランクの画像のうち、どの範囲までを第1検索結果とするかは、適宜に決定できる。したがって、第1検索結果は、クエリ画像に類似する複数の画像を含むものとなっている。図3では、第1検索結果に含まれる画像を、画像1a〜4aとして示している。この例では、簡単のため、四つの画像を例示しているが、これ以上またはこれ以下の数の画像を含むことは可能である。本実施形態においては、検索結果に含まれるべき最低の画像数は2である。検索結果に含まれる画像数が1又は零の場合は、後述する検索終了条件に該当する。
ついで、表示用画像特定部23は、第1検索結果において相対的に上位ランクに位置する画像のうちの少なくとも一部を、表示用検索結果に含まれるべき表示用画像として特定する。具体的には、表示用画像特定部23は、第1検索結果における最上位ランクの画像1a(図3参照)を、表示用画像として特定する。最上位ランクの画像は、クエリ画像との関連性が最も高いと推定できるので、この画像を表示用画像と特定することにより、表示される検索結果の正解率を向上できると考えられる。なお、上位ランクの画像のうち、最上位ランク以外のものを、表示用画像として特定することは、原理的には可能である。また、検索エンジンの設定によっては、最上位ランクの画像が、クエリ画像と同じである可能性もある。そのような場合は、その次のランクの画像を表示用画像特定部23が表示用画像として特定する設定とすることも可能である。
ついで、第2検索結果取得部24は、第1検索結果において相対的に上位ランクに位置する画像を特定する。具体的には、第2検索結果取得部24は、第2検索結果における第2順位の画像2a(図3参照)を特定する。なお、第2順位の画像が既に表示用画像として特定されている場合はその次の順位の画像が特定される。つまり、表示用画像より低い順位にあり、かつ、相対的には上位に位置する画像がここで特定される。
ついで、検索結果統合部25は、第1検索結果と第2検索結果とを統合することによって、これらの検索結果におけるランキングに基づいてランキングされた複数の画像を含む第3検索結果を生成する。このようにして生成された第3検索結果を、図3において、画像1c〜4cとして例示している。
ついで、検索結果統合部25は、第3検索結果が終了条件に合致するか否かを判定する。終了条件は、実装の要求に応じて種々設定できる。この実施形態では、次のいずれかに該当する場合に、終了条件に該当すると判定する。ただし、この条件はあくまで例示である。
・第3検索結果に含まれる全ての画像が、既に表示用画像として特定されていること;
・第3検索結果に含まれる全ての画像が、第1又は第2検索結果を取得するための検索において既に用いられていること;
・必要数の表示用画像が特定されたこと;又は
・第1検索結果に含まれる画像の数が既定数以下(例えば1又は零)であること。
ついで、検索結果統合部25は、第3検索結果の全部又は一部を、前記の第1検索結果として特定する。つまり、統合により生成された第3検索結果を、前記したステップSA−3における第1検索結果として扱う。その上で、検索結果統合部25は、前記したステップSA−3からSA−7を繰り返す。これにより、この実施形態では、第3検索結果を更新することができる。ただし、ここで、新たに特定された第1検索結果から表示用画像を特定する場合において、最上位ランクの画像が既に表示用として特定されていた場合、その次の順位の画像を表示用として特定する。つまり、この繰り返し処理においては、既に表示用として特定された画像を除いた画像のうちで最上位のものを、表示用として特定する。同様に、第2検索結果を生成するための画像を特定する場合は、既に画像検索のために用いられた画像を除いた画像であって、かつ、表示用画像以外の画像のうちで最上位のものを、検索用として特定する。
ステップSA−7での判断がYESの場合、検索結果生成部26は、これまでのステップにおいて表示用画像として特定された画像を用いて、表示用検索結果を生成する。具体的には、図3の例では、表示用画像として特定された画像1a、1c、1e及び1gを用いて、出力用の表示用文書(表示用検索結果の具体例に相当)を生成する。この例では、図3に示されたように、先に特定された画像が高い順位となるように、表示用文書を生成する。先に特定された画像は、クエリに対する関連性がより高いと推定できる。ついで、検索結果生成部26は、表示用文書を、インターネット4を介して、ユーザ端末1に送る。ユーザ端末1は、表示装置13により、表示用文書をユーザに呈示する。これにより、本実施形態では、ユーザの検索意図に対する整合性が高い検索結果を呈示することができるという利点がある。なお、本実施形態の方法を実行しても、既定数の表示用画像が収集できないときは、検索エラーのメッセージをユーザ端末1に返すことが可能である。
以下、前記した実施形態の画像検索方法を用いて画像検索を行った例を説明する。実験条件は以下の通りである。
http://www-db.stanford.edu/~wangz/project/imsearch/SIMPLIcity/TPAMI/)。なお、このデータベースには合計1000枚の画像が含まれており、これらの画像は10個のカテゴリーに分けられている。各カテゴリーには、100枚の画像が含まれている。
既存の手法により、クエリ画像(ビーチを撮影した風景画像)を用いて検索を行った。その結果、クエリ画像を風景の画像と把握したとき、正解率は67%、クエリ画像をビーチの画像と把握したとき、正解率は48%であった。
・まず、各画像を5×5ブロック(同じ大きさの四角い領域)に分割する。
・次に、各ブロックから三つの特徴量(色、形状、テクスチャー)を抽出する。
・まず、ブロックごとの特徴ベクトルの類似度(距離)を計算する。
・ついで、特徴ベクトルごとの類似度の平均、つまり
(色類似度 + 形状類似度 + テクスチャー類似度)/3
を「ブロックごとの類似度」とみなす。
・その後、ブロックごとの類似度の平均を計算し、それを全体の類似度とみなす。
・「画像間の類似度」=「ブロック間の類似度の平均」、
・「ブロック間の類似度の平均」=「ブロックの特徴ベクトルの類似度の平均」
となる。
本実施形態の手法により、比較例1と同じクエリ画像を用いて検索を行った。ここで、実験例で使った検索エンジン31の検索アルゴリズムは、比較例と同じとした(後述の各実験例において同じ)。その結果、クエリ画像を風景の画像と把握したとき、正解率は100%、クエリ画像をビーチの画像と把握したとき、正解率は70%であった。
比較例1と同じ既存手法により、クエリ画像(象の群れを撮影した画像)を用いて検索を行った。その結果、正解率は30%であった。
本実施形態の手法により、比較例2と同じクエリ画像を用いて検索を行った。その結果、正解率は48%であった。これからも、本実施形態により、ユーザの意図に即した画像を取得できることが判る。
比較例1と同じ既存手法により、クエリ画像(花を撮影した画像)を用いて検索を行った。その結果、正解率は93%であった。
本実施形態の手法により、比較例3と同じクエリ画像を用いて検索を行った。その結果、正解率は100%であった。これからも、本実施形態により、ユーザの意図に即した画像を取得できることが判る。
比較例1と同じ既存手法により、クエリ画像(食べ物を撮影した画像)を用いて検索を行った。その結果、正解率は59%であった。
本実施形態の手法により、比較例4と同じクエリ画像を用いて検索を行った。その結果、正解率は78%であった。これからも、本実施形態により、ユーザの意図に即した画像を取得できることが判る。
11 端末本体
12 入力装置
13 表示装置
2 画像検索装置
21 クエリ受付部
22 第1検索結果取得部
23 表示用画像特定部
24 第2検索結果取得部
25 検索結果統合部
26 検索結果生成部
3 検索サーバ
31 検索エンジン
32 インデックスDB
33 画像DB
4 インターネット
Claims (8)
- 入力されたクエリ画像を検索エンジンに投入し、前記検索エンジンを用いて画像DB中の類似画像を検索することによって、表示用検索結果を生成するための画像検索装置であって、
前記検索エンジンが前記クエリ画像に基づいて前記画像DB中の類似画像を検索することにより生成され、かつ、ランキングされた複数の画像を含む第1検索結果を、前記検索エンジンから取得する第1検索結果取得部と、
第1検索結果において相対的に上位ランクに位置する画像のうちの少なくとも一部を、前記表示用検索結果に含まれるべき表示用画像として特定する表示用画像特定部と、
前記第1検索結果において相対的に上位ランクに位置する画像に基づいて、前記検索エンジンが前記画像DB中の類似画像を再び検索することによって、ランキングされた複数の画像を含む第2検索結果を前記検索エンジンから取得する第2検索結果取得部と、
前記第1検索結果と前記第2検索結果とを統合することによって、これらの検索結果におけるランキングに基づいてランキングされた複数の画像を含む第3検索結果を生成し、さらに、
前記第3検索結果の全部又は一部を、前記表示用画像特定部における前記第1検索結果として再び入力することにより、前記第3検索結果を更新する検索結果統合部と、
前記表示用画像として特定された画像を用いて、前記表示用検索結果を生成する検索結果生成部と
を含む画像検索装置。 - 前記第2検索結果取得部は、前記類似画像を再び検索するために用いる画像として、前記表示用画像特定部において表示用画像として特定された画像以外の画像を用いる構成となっている
請求項1に記載の画像検索装置。 - 前記表示用画像特定部は、前記表示用画像として、前記第1検索結果における最上位ランクの画像を特定する構成となっている
請求項1又は2に記載の画像検索装置。 - 前記第2検索結果取得部は、前記類似画像を再び検索するために用いる画像として、前記第1検索結果における第2順位の画像を用いる構成となっている
請求項3に記載の画像検索装置。 - 前記表示用画像特定部は、前記第3検索結果の全部又は一部を前記第1検索結果として入力することにより特定された前記第1検索結果において、既に表示用画像として特定された画像以外の画像を、前記表示用画像として特定する構成となっている
請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像検索装置。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載の画像検索装置と、投入された前記クエリ画像を用いて前記画像DB中の類似画像を検索する前記検索エンジンとを備えた画像検索システム。
- 入力されたクエリ画像を検索エンジンに投入し、前記検索エンジンを用いて画像DB中の類似画像を検索することによって、表示用検索結果を生成するための、画像検索装置を用いた画像検索方法であって、
(a)前記クエリ画像に基づいて、前記検索エンジンが前記画像DB中の類似画像を検索することにより生成され、かつランキングされた複数の画像を含む第1検索結果を、前記画像検索装置の第1検索結果取得部が前記検索エンジンから取得するステップと、
(b)前記画像検索装置の表示用画像特定部が、第1検索結果において相対的に上位ランクに位置する画像のうちの少なくとも一部を、前記表示用検索結果に含まれるべき表示用画像として特定するステップと、
(c)前記第1検索結果において相対的に上位ランクに位置する画像に基づいて、前記検索エンジンが前記画像DB中の類似画像を再び検索することによって生成され、かつランキングされた複数の画像を含む第2検索結果を、前記画像検索装置の第2検索結果取得部が前記検索エンジンから取得するステップと、
(d)前記画像検索装置の検索結果統合部が、前記第1検索結果と前記第2検索結果とを統合することによって、これらの検索結果におけるランキングに基づいてランキングされた複数の画像を含む第3検索結果を生成するステップと、
(e)前記検索結果統合部が、前記第3検索結果の全部又は一部を前記第1検索結果として特定した上で、前記表示用画像特定部と前記第2検索結果取得部と前記検索結果統合部とによる前記(b)〜(d)のステップを繰り返すことにより、前記第3検索結果を更新するステップと、
(f)前記画像検索装置の検索結果生成部が、前記表示用画像として特定された画像を用いて、前記表示用検索結果を生成するステップと
を含む画像検索方法。 - 請求項7に記載のステップをコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
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