專利名稱：特征變換裝置、包含其的相似信息搜索裝置、代碼化參數(shù)生成方法及計算機(jī)程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及為了搜索相似信息而使用變換矩陣將特征向量變換為位代碼的特征變換裝置及包含其的相似信息捜索裝置。
背景技術(shù)：
在圖像檢索、聲音識別、文章檢索、圖形識別等相似信息捜索技術(shù)中，在評價某信息與其他信息的相似度的處理中使用特征向量。所謂特征向量，是以計算機(jī)容易處理的方式變換圖像、聲音、文章等信息而成的向量。特征向量由D維的向量表示。例如，如果圖像A的特征向量與圖像B的特征向量的距離小，則可以認(rèn)為這些圖像相似。同樣，如果聲音波 形C的特征向量與聲音波形D的特征向量的距離小，則可以認(rèn)為這些聲音波形相似。在圖 像檢索、聲音識別、文章檢索、圖形識別等相似信息捜索技術(shù)中，通過這樣比較特征向量，來 評價信息彼此的相似度。作為特征向量間的距離的尺度，使用LI范數(shù)、L2范數(shù)、向量間角度等。這些尺度，對于下述特征向量數(shù)學(xué)式IX, y e Rd,可通過下式(I) (3)來計算。LI 范數(shù)數(shù)學(xué)式2
權(quán)利要求
1.ー種特征變換裝置，其特征在于，具備 學(xué)習(xí)對選擇部，其輸入多個學(xué)習(xí)用特征向量，從其中選擇多個對； 位代碼變換部，其使用變換矩陣變換上述學(xué)習(xí)用特征向量，然后將該變換后的學(xué)習(xí)用向量變換為位代碼； 成本函數(shù)計算部，其計算關(guān)于上述多個對的成本函數(shù)，所述成本函數(shù)表示向上述學(xué)習(xí)對選擇部輸入的上述學(xué)習(xí)用特征向量的距離與由上述位代碼變換部變換后的上述位代碼的距離的差異的、關(guān)于全部上述對的和； 變換矩陣更新部，其選擇由上述位代碼變換部使用的上述變換矩陣的要素，用置換候補(bǔ)置換所選擇的要素，由此更新上述變換矩陣； 其中，上述位代碼變換部使用由變換矩陣更新部更新后的變換矩陣，變換上述學(xué)習(xí)用特征向量，然后將該變換后的學(xué)習(xí)用向量變換為位代碼； 上述成本函數(shù)計算部，在由上述變換矩陣更新部用上述置換候補(bǔ)置換了上述變換矩陣的要素時，基于上述成本函數(shù)從上述置換候補(bǔ)及原來的上述要素中選擇ー個，由此確定上述要素； 上述變換矩陣更新部依次改變而選擇上述要素，且每次上述成本函數(shù)計算部確定所選擇的上述要素，由此最終地確定最佳的上述變換矩陣； 上述置換候補(bǔ)，以使得由上述位代碼變換部進(jìn)行的、使用了上述變換矩陣的變換處理變得高速的方式被確定。
2.權(quán)利要求I所述的特征變換裝置，其特征在干， 上述成本函數(shù)計算部計算用各個上述置換候補(bǔ)置換了上述要素時的上述成本函數(shù)的變化量，并根據(jù)上述變化量來確定采用概率，根據(jù)上述采用概率，從上述置換候補(bǔ)及原來的上述要素中選擇ー個。
3.權(quán)利要求I或2所述的特征變換裝置，其特征在干， 關(guān)于上述對的、向上述學(xué)習(xí)對選擇部輸入的上述學(xué)習(xí)用特征向量的距離是基于LI范數(shù)、L2范數(shù)或向量間角度中的某ー個的距離。
4.權(quán)利要求I 3的任ー項所述的特征變換裝置，其特征在干， 關(guān)于上述對的、由上述位代碼變換部變換后的上述位代碼的距離是基于漢明距離的距離。
5.權(quán)利要求I 4的任ー項所述的特征變換裝置，其特征在干， 上述變換矩陣的要素限定于整數(shù)，上述置換候補(bǔ)也限定于整數(shù)。
6.權(quán)利要求5所述的特征變換裝置，其特征在干， 上述變換矩陣的要素限定干-1、0、1中的某ー個，上述置換候補(bǔ)也限定于-1、0、1中的某ー個。
7.權(quán)利要求I 6的任ー項所述的特征變換裝置，其特征在干， 上述變換矩陣的非O要素的數(shù)量限定在預(yù)定的范圍內(nèi)，上述置換候補(bǔ)以將上述變換矩陣的非O要素的數(shù)量保持在上述預(yù)定的范圍內(nèi)的方式被確定。
8.權(quán)利要求5所述的特征變換裝置，其特征在干， 上述變換矩陣的要素限定于2的冪，上述置換候補(bǔ)也限定于2的冪。
9.權(quán)利要求I 8的任ー項所述的特征變換裝置，其特征在干，上述學(xué)習(xí)對選擇部從所輸入的上述多個學(xué)習(xí)用特征向量中任意地選擇對。
10.權(quán)利要求I 8的任ー項所述的特征變換裝置，其特征在干， 上述學(xué)習(xí)對選擇部基于上述學(xué)習(xí)用特征向量的距離，從所輸入的上述多個學(xué)習(xí)用特征向量中選擇對。
11.權(quán)利要求10所述的特征變換裝置，其特征在干， 上述學(xué)習(xí)對選擇部以預(yù)定的距離以下的對與上述預(yù)定的距離以上的對的組數(shù)成為預(yù)定的比例的方式從所輸入的上述多個學(xué)習(xí)用特征向量中選擇對。
12.權(quán)利要求10所述的特征變換裝置，其特征在干， 上述學(xué)習(xí)對選擇部以距離的頻度成為ー樣或特定的分布的方式從所輸入的上述多個學(xué)習(xí)用特征向量中選擇對。
13.權(quán)利要求10所述的特征變換裝置，其特征在干， 上述學(xué)習(xí)對選擇部以處于最遠(yuǎn)距離關(guān)系的對與處于最近距離關(guān)系的對的組數(shù)成為預(yù)定的比例的方式從所輸入的上述多個學(xué)習(xí)用特征向量中選擇對。
14.權(quán)利要求I 13的任ー項所述的特征變換裝置，其特征在干， 上述成本函數(shù)計算部，將使用由上述變換矩陣更新部用置換候補(bǔ)置換上述變換矩陣的要素前的變換矩陣進(jìn)行的上述成本函數(shù)的計算的結(jié)果，沿用到由上述變換矩陣更新部用置換候補(bǔ)置換了上述變換矩陣的要素后的變換矩陣的成本函數(shù)的計算中。
15.ー種相似信息捜索裝置，其特征在干， 具備權(quán)利要求I 14的任ー項所述的特征變換裝置和相似向量檢索部； 上述位代碼變換部使用上述確定的最佳的變換矩陣，將上述多個學(xué)習(xí)用特征向量變換為多個位代碼； 上述位代碼變換部在被提供輸入特征向量時，使用上述確定的最佳的變換矩陣將該輸入特征向量變換為位代碼； 上述相似向量檢索部具備 位代碼保管部，其保管由上述位代碼變換部從上述多個學(xué)習(xí)向量變換而成的上述多個位代碼；以及 鄰近搜索部，其輸入由上述位代碼變換部從上述輸入特征向量變換而成的上述位代碼，并通過鄰近捜索，從上述位代碼保管部所保管的上述多個位代碼中，捜索與從上述輸入特征向量變換而成的位代碼相似的位代碼。
16.一種代碼化參數(shù)生成方法，其特征在干，輸出變換矩陣作為用于將特征向量變換為位代碼的代碼化參數(shù)，包括 第I步驟，從多個學(xué)習(xí)用特征向量中選擇多個對； 第2步驟，在預(yù)定的約束條件下，初始化變換矩陣； 第3步驟，計算關(guān)于上述多個對的成本函數(shù)，所述成本函數(shù)表示上述學(xué)習(xí)用特征向量的距離與從上述學(xué)習(xí)用特征向量使用進(jìn)行了上述初始化后的變換矩陣而變換成的位代碼的距離的差異之和； 第4步驟，從上述變換矩陣的要素中選擇作為置換對象的要素； 第5步驟，用特定的置換候補(bǔ)置換在上述第4步驟選擇的要素； 第6步驟，使用在上述第5步驟中用上述置換候補(bǔ)置換了上述所選擇的要素后的上述變換矩陣，計算上述成本函數(shù)； 第7步驟，判斷是否對上述所選擇的要素用與其對應(yīng)的上述置換候補(bǔ)的全部進(jìn)行了置換，在未對上述所選擇的要素用與其對應(yīng)的上述置換候補(bǔ)的全部進(jìn)行置換的情況下，返回到上述第5步驟； 第8步驟，當(dāng)在上述第7步驟中判斷為對上述所選擇的要素用與其對應(yīng)的上述置換候補(bǔ)的全部進(jìn)行了置換的情況下，用上述置換候補(bǔ)中所計算的成本函數(shù)最小的置換候補(bǔ)來確定所選擇的要素，由此暫定地確定最佳變換矩陣； 第9步驟，判斷在上述第8步驟中暫定地確定的上述最佳變換矩陣是否收斂，在判斷為不收斂的情況下返回到上述第4步驟；以及 第10步驟，在判斷為在上述第8步驟中暫定地確定的上述最佳變換矩陣收斂的情況下，將暫定地確定的上述最佳變換矩陣作為最終確定的最佳變換矩陣而輸出。
17.一種計算機(jī)程序，用于使計算機(jī)執(zhí)行權(quán)利要求16所述的代碼化參數(shù)生成方法。
全文摘要
本發(fā)明提供特征向量的位代碼化高速且能夠生成短的位代碼的特征變換裝置。位代碼變換部20使用由變換矩陣更新部16更新了的變換矩陣，變換學(xué)習(xí)用特征向量t，然后將該變換后的學(xué)習(xí)用向量變換為位代碼，成本函數(shù)計算部17在由變換矩陣更新部16用置換候補(bǔ)置換了變換矩陣的要素時，用使成本函數(shù)最小的置換候補(bǔ)確定該要素。變換矩陣更新部16依次變換選擇的要素，且每次成本函數(shù)計算部17確定所選擇的要素，由此確定最終的最佳變換矩陣。置換候補(bǔ)，由置換候補(bǔ)確定部15基于約束條件存儲部14所存儲的約束條件，以使得由位代碼變換部20進(jìn)行的、使用了變換矩陣的變換處理變得高速的方式被確定。
文檔編號G06F17/30GK102693268SQ201210048128
公開日2012年9月26日 申請日期2012年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月28日
發(fā)明者吉田悠一, 安倍滿 申請人:電裝It研究所