大規(guī)模多模態(tài)多標(biāo)簽數(shù)據(jù)哈希方法研究.pdf

1、近年來，隨著我國和世界移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和移動(dòng)設(shè)備的不斷加速發(fā)展，數(shù)據(jù)的規(guī)模越來越龐大，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式和種類也越來越多種多樣。多模態(tài)多標(biāo)簽數(shù)據(jù)的處理在生活中變得十分重要，例如網(wǎng)頁、新聞等都常表示為文字、圖片和視頻的組合，每個(gè)網(wǎng)頁也常具有數(shù)個(gè)關(guān)鍵字作為標(biāo)簽。對(duì)于如何在多模態(tài)數(shù)據(jù)中搜索到合適的內(nèi)容，應(yīng)此而生的跨模態(tài)檢索已經(jīng)成為一個(gè)緊要的問題。哈希方法由于其在存儲(chǔ)性能和計(jì)算性能的優(yōu)越性的存在，尤其適合解決此類問題。哈希方法是將原始數(shù)據(jù)的特征映射到

2、海明空間，得到它們的二值編碼，通過計(jì)算數(shù)據(jù)的哈希碼之間的海明距離得到檢索結(jié)果，大大提高了數(shù)據(jù)的檢索效率;同時(shí)，以哈希碼代替原始數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，也極大提高了空間存儲(chǔ)效率。
　　哈希方法根據(jù)其模型是否使用樣本的監(jiān)督信息訓(xùn)練數(shù)據(jù)可分為:有監(jiān)督哈希方法、半監(jiān)督哈希方法和無監(jiān)督哈希方法。無監(jiān)督哈希方法采用無標(biāo)簽的數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練來得到相應(yīng)的哈希碼。有監(jiān)督哈希方法采用帶標(biāo)簽的數(shù)據(jù)來提升檢索的性能。半監(jiān)督哈希方法采用部分?jǐn)?shù)據(jù)的監(jiān)督信息，相對(duì)于無監(jiān)督哈希方

3、法使用了標(biāo)簽等信息提升了性能，相比監(jiān)督哈希方法對(duì)數(shù)據(jù)要求更低，不必所有數(shù)據(jù)都含有標(biāo)簽。然而在現(xiàn)實(shí)生活中，上述單模態(tài)哈希方法并不總能有效解決問題，于是多模態(tài)哈希方法因此產(chǎn)生。多模態(tài)哈希方法主要目的是利用一個(gè)模態(tài)中的數(shù)據(jù)檢索另一模態(tài)中的相似數(shù)據(jù)，其主要形式是檢索另一模態(tài)中與某一哈希碼海明距離相近的哈希碼。
　　在大規(guī)模數(shù)據(jù)廣泛利用的今天，對(duì)多模態(tài)多標(biāo)簽數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索具有良好的應(yīng)用前景和較高的學(xué)術(shù)價(jià)值，同時(shí)哈希方法和多標(biāo)簽學(xué)習(xí)所利用的機(jī)器

4、學(xué)習(xí)也是當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)以及計(jì)算機(jī)科技產(chǎn)業(yè)的研究熱點(diǎn)，具有很大商業(yè)價(jià)值。優(yōu)秀的多模態(tài)哈希算法在網(wǎng)頁檢索、圖片檢索等領(lǐng)域可以提高檢索速度，進(jìn)而提升用戶體驗(yàn)，具有廣泛的應(yīng)用前景和價(jià)值。
　　不同于傳統(tǒng)的單一標(biāo)簽學(xué)習(xí)，多標(biāo)簽學(xué)習(xí)的訓(xùn)練樣本包含多個(gè)標(biāo)簽，更加貼近現(xiàn)實(shí)生活中的情況，然而對(duì)其應(yīng)用單標(biāo)簽學(xué)習(xí)方法并不能得到良好的反回結(jié)果，且多標(biāo)簽學(xué)習(xí)更加昂貴和耗時(shí)。利用哈希方法對(duì)多標(biāo)簽數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索可以降低檢索的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。
　　本

5、文旨在使用哈希方法對(duì)大規(guī)模多模態(tài)多標(biāo)簽數(shù)據(jù)進(jìn)行跨模態(tài)檢索。針對(duì)多模態(tài)多標(biāo)簽數(shù)據(jù)集設(shè)計(jì)哈希算法，利用圖片檢索數(shù)據(jù)庫中的相似文本和利用文本檢索數(shù)據(jù)庫中的相似圖片。以往提出的多種多模態(tài)哈希方法很少考慮多標(biāo)簽的影響，或者僅僅利用標(biāo)簽構(gòu)建一個(gè)簡(jiǎn)單的相似性矩陣，即當(dāng)兩個(gè)樣本具有至少一個(gè)相同標(biāo)簽時(shí)使矩陣的對(duì)應(yīng)項(xiàng)為1，否則另其值為0。而事實(shí)上這樣的方法不能充分利用多標(biāo)簽所含有的信息，我們期望找到一個(gè)能夠充分利用多標(biāo)簽所含信息的模型來提高方法的性能。本文

6、假設(shè)每一個(gè)標(biāo)簽對(duì)應(yīng)海明空間中的一個(gè)哈希碼，而數(shù)據(jù)樣本的哈希碼可以由標(biāo)簽和標(biāo)簽哈希碼的線性組合來產(chǎn)生。對(duì)于測(cè)試樣本，我們?cè)谧钚』嗨茦颖緦?duì)間的海明距離的同時(shí)，最大化相異樣本對(duì)間的海明距離，利用產(chǎn)生的投影矩陣來獲得測(cè)試集的哈希碼。
　　在學(xué)習(xí)到哈希碼之后，由于學(xué)到的哈希碼是由錨點(diǎn)的線性組合產(chǎn)生的，所以我們認(rèn)為這些哈希碼包含大量的標(biāo)簽信息，所以我們拓展哈希碼的應(yīng)用范圍，對(duì)這些哈希碼應(yīng)用多標(biāo)簽分類函數(shù)，即用哈希碼作為多標(biāo)簽分類的訓(xùn)練樣本特