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卢松松:Google图片搜索的原理

针对这个问题,请教了算法组的同事,他分享了基本的思路:
对于这种图像搜索的算法,一般是三个步骤:
1. 将目标图片进行特征提取,描述图像的算法很多,用的比较多的是:SIFT描述子,指纹算法函数,bundling features算法,hash  function(散列函数)等。也可以根据不同的图像,设计不同的算法,比如图像局部N阶矩的方法提取图像特征。
2. 将图像特征信息进行编码,并将海量图像编码做查找表。对于目标图像,可以对分辨率较大的图像进行降采样,减少运算量后在进行图像特征提取和编码处理。
3.  相似度匹配运算:利用目标图像的编码值,在图像搜索引擎中的图像数据库进行全局或是局部的相似度计算;根据所需要的鲁棒性,设定阈值,然后将相似度高的图片预保留下来;最后应该还有一步筛选最佳匹配图片,这个应该还是用到特征检测算法。
其中每个步骤都有很多算法研究,围绕数学,统计学,图像编码,信号处理等理论进行研究。
下面是阮一峰的一个最简单的实现:
你输入Google图片的网址,或者直接上传图片,Google就会找出与其相似的图片。下面这张图片是美国女演员Alyson Hannigan。


 

上传后,Google返回如下结果:


 

这种技术的原理是什么?计算机怎么知道两张图片相似呢?
根据Neal Krawetz博士的解释,原理非常简单易懂。我们可以用一个快速算法,就达到基本的效果。
这里的关键技术叫做"感知哈希算法"(Perceptual hash  algorithm),它的作用是对每张图片生成一个"指纹"(fingerprint)字符串,然后比较不同图片的指纹。结果越接近,就说明图片越相似。
下面是一个最简单的实现:
第一步,缩小尺寸。
将图片缩小到8×8的尺寸,总共6