Combined Image Retrieval System using Clustering and Condensation Method

This paper proposes the combined image retrieval system that gives the same relevance as exhaustive search method while its performance can be considerably improved. This system is combined with two different retrieval methods and each gives the same results that full exhaustive search method does. Both of them are two-stage method. One uses condensation of feature vectors, and the other uses binary-tree clustering. These two methods extract the candidate images that always include correct answers at the first stage, and then filter out the incorrect images at the second stage. Inasmuch as these methods use equal algorithm, they can get the same result as full exhaustive search. The first method condenses the dimension of feature vectors, and it uses these condensed feature vectors to compute similarity of query and images in database. It can be found that there is an optimal condensation ratio which minimizes the overall retrieval time. The optimal ratio is applied to first stage of this method. Binary-tree clustering method, searching with recursive 2-means clustering, classifies each cluster dynamically with the same radius. For preserving relevance, its range of query has to be compensated at first stage. After candidate clusters were selected, final results are retrieved by computing similarities again at second stage. The proposed method is combined with above two methods. Because they are not dependent on each other, combined retrieval system can make a remarkable progress in performance.

클러스터링과 차원축약 기법을 통합한 영상 검색 시스템

본 논문에서는 전체 차원으로 데이터베이스 내의 모든 영상에 대해 순차적인 검색을 했을 때의 상세 검색 결과와 동일한 적합성을 유지하면서 검색 속도를 훨씬 더 향상시킬 수 있는 통합 검색 시스템을 제안한다. 통합 검색 시스템은 적합성을 유지하는 서로 다른 두 독립적인 시스템이 병합되어 있다. 하나는 특징 벡터 차원 축약을 이용한 2단계 검색 시스템이고 나머지 하나는 이진 트리 클러스터링을 이용한 2단계 검색 시스템이다. 각각의 방법은 1단계에서 상세 검색에서의 검색 결과를 항상 포함하는 후보 영상들을 추출하고, 추출된 후보 영상들을 대상으로 2단계 검색에서 전체 차원으로 재 검색을 한다 그러므로 각 방법과 통합 검색 방법은 모두 상세 검색을 수행했을 때와 동일한 검색 결과를 얻게 된다. 특징 벡터 차원 축약을 이용한 2단계 검색 방법은 Cauchy- Schwartz 부등식의 성질을 이용하여 특징 벡터를 차원 축약하여 검색에 사용하는 방법이다. 이때 전체 검색 시간을 최소로 하는 최적 차원 축약율이 존재하게 되고, 이를 후보 영상 추출을 위한 1차 검색에 적용하게 된다. 이진 트리 클러스터링을 이용한 2단계 검색 방법은 재귀적인 2-means 클러스터링을 통해 각 클러스터의 반경이 동일하게 동적으로 분할하는 방법이다. 동일한 적합성 유지를 위해 유사도 기준이 보정된 질의를 통해 1단계 검색에서 후보 클러스터를 추출하고, 2단계 검색에서 후보 클러스터 내의 영상을 대상으로 최종 결과 영상들을 얻게 된다. 통합 검색 방법은 위의 두 검색 방법을 통합한 것으로 서로 독립적인 두 방법을 동시에 적용함으로써 검색 시스템의 성능을 훨씬 더 향상시킬 수 있다 제안하는 방법은 상세 검색의 적합성을 유지하면서도 검색 속도를 훨씬 더 향상시킬 수 있음이 실험을 통해 입증되었다.