Deep Hashing for Image Similarity Search

Hashing for similarity search is one of the most widely used methods to solve the approximate nearest neighbor search problem. In this method, one first maps data items from a real valued high-dimensional space to a suitable low dimensional binary code space and then performs the approximate nearest neighbor search in this code space instead. This is beneficial because the search in the code space can be solved more efficiently in terms of runtime complexity and storage consumption. Obviously, for this method to succeed, it is necessary that similar data items be mapped to binary code words that have small Hamming distance. For real-world data such as images, one usually proceeds as follows. For each data item, a pre-processing algorithm removes noise and insignificant information and extracts important discriminating information to generate a feature vector that captures the important semantic content. Next, a vector hash function maps this real valued feature vector to a binary code word. It is also possible to use the raw feature vectors afterwards to further process the search result candidates produced by binary hash codes. In this dissertation we focus on the following. First, developing a learning based counterpart for the MinHash hashing algorithm. Second, presenting a new unsupervised hashing method UmapHash to map the neighborhood relations of data items from the feature vector space to the binary hash code space. Finally, an application of the aforementioned hashing methods for rapid face image recognition

Classification on Unsupervised Deep Hashing With Pseudo Labels Using Support Vector Machine for Scalable Image Retrieval

The content-based image retrieval (CBIR) method operates on the low-level visual features of the user input query object, which makes it difficult for users to formulate the query and also does not provide adequate retrieval results. In the past, image annotation was suggested as the best possible framework for CBIR, which works on automatically signing keywords to images that support image retrieval. The recent successes of deep learning techniques, especially Convolutional Neural Networks (CNN), in solving computer vision applications have inspired me to work on this paper to solve the problem of CBIR using a dataset of annotated image

Intelligent iconic pictorial database system

Ph.DDOCTOR OF PHILOSOPH

Contributions to the Content-Based Image Retrieval Using Pictorial Queris

L'accés massiu a les càmeres digitals, els ordinadors personals i a Internet, ha propiciat la creació de grans volums de dades en format digital. En aquest context, cada vegada adquireixen major rellevància totes aquelles eines dissenyades per organitzar la informació i facilitar la seva cerca.Les imatges són un cas particular de dades que requereixen tècniques específiques de descripció i indexació. L'àrea de la visió per computador encarregada de l'estudi d'aquestes tècniques rep el nom de Recuperació d'Imatges per Contingut, en anglès Content-Based Image Retrieval (CBIR). Els sistemes de CBIR no utilitzen descripcions basades en text sinó que es basen en característiques extretes de les pròpies imatges. En contrast a les més de 6000 llengües parlades en el món, les descripcions basades en característiques visuals representen una via d'expressió universal.La intensa recerca en el camp dels sistemes de CBIR s'ha aplicat en àrees de coneixement molt diverses. Així doncs s'han desenvolupat aplicacions de CBIR relacionades amb la medicina, la protecció de la propietat intel·lectual, el periodisme, el disseny gràfic, la cerca d'informació en Internet, la preservació dels patrimoni cultural, etc. Un dels punts importants d'una aplicació de CBIR resideix en el disseny de les funcions de l'usuari. L'usuari és l'encarregat de formular les consultes a partir de les quals es fa la cerca de les imatges. Nosaltres hem centrat l'atenció en aquells sistemes en què la consulta es formula a partir d'una representació pictòrica. Hem plantejat una taxonomia dels sistemes de consulta en composada per quatre paradigmes diferents: Consulta-segons-Selecció, Consulta-segons-Composició-Icònica, Consulta-segons-Esboç i Consulta-segons-Il·lustració. Cada paradigma incorpora un nivell diferent en el potencial expressiu de l'usuari. Des de la simple selecció d'una imatge, fins a la creació d'una il·lustració en color, l'usuari és qui pren el control de les dades d'entrada del sistema. Al llarg dels capítols d'aquesta tesi hem analitzat la influència que cada paradigma de consulta exerceix en els processos interns d'un sistema de CBIR. D'aquesta manera també hem proposat un conjunt de contribucions que hem exemplificat des d'un punt de vista pràctic mitjançant una aplicació final

Contributions to the content-based image retrieval using pictorial queries

Descripció del recurs: el 02 de novembre de 2010L'accés massiu a les càmeres digitals, els ordinadors personals i a Internet, ha propiciat la creació de grans volums de dades en format digital. En aquest context, cada vegada adquireixen major rellevància totes aquelles eines dissenyades per organitzar la informació i facilitar la seva cerca. Les imatges són un cas particular de dades que requereixen tècniques específiques de descripció i indexació. L'àrea de la visió per computador encarregada de l'estudi d'aquestes tècniques rep el nom de Recuperació d'Imatges per Contingut, en anglès Content-Based Image Retrieval (CBIR). Els sistemes de CBIR no utilitzen descripcions basades en text sinó que es basen en característiques extretes de les pròpies imatges. En contrast a les més de 6000 llengües parlades en el món, les descripcions basades en característiques visuals representen una via d'expressió universal. La intensa recerca en el camp dels sistemes de CBIR s'ha aplicat en àrees de coneixement molt diverses. Així doncs s'han desenvolupat aplicacions de CBIR relacionades amb la medicina, la protecció de la propietat intel·lectual, el periodisme, el disseny gràfic, la cerca d'informació en Internet, la preservació dels patrimoni cultural, etc. Un dels punts importants d'una aplicació de CBIR resideix en el disseny de les funcions de l'usuari. L'usuari és l'encarregat de formular les consultes a partir de les quals es fa la cerca de les imatges. Nosaltres hem centrat l'atenció en aquells sistemes en què la consulta es formula a partir d'una representació pictòrica. Hem plantejat una taxonomia dels sistemes de consulta en composada per quatre paradigmes diferents: Consulta-segons-Selecció, Consulta-segons-Composició-Icònica, Consulta-segons-Esboç i Consulta-segons-Il·lustració. Cada paradigma incorpora un nivell diferent en el potencial expressiu de l'usuari. Des de la simple selecció d'una imatge, fins a la creació d'una il·lustració en color, l'usuari és qui pren el control de les dades d'entrada del sistema. Al llarg dels capítols d'aquesta tesi hem analitzat la influència que cada paradigma de consulta exerceix en els processos interns d'un sistema de CBIR. D'aquesta manera també hem proposat un conjunt de contribucions que hem exemplificat des d'un punt de vista pràctic mitjançant una aplicació final

Real-time near replica detection over massive streams of shared photos

Aquest treball es basa en la detecció en temps real de repliques d'imatges en entorns distribuïts a partir de la indexació de vectors de característiques locals

Fast embedding for image classification & retrieval and its application to the hostel industry

This thesis was submitted for the award of Doctor of Philosophy and was awarded by Brunel University LondonContent-based image classification and retrieval are the automatic processes of taking an unseen image input and extracting its features representing the input image. Then, for the classification task, this mathematically measured input is categorized according to established criteria in the server and consequently shows the output as a result. On the other hand, for the retrieval task, the extracted features of an unseen query image are sent to the server to search for the most visually similar images to a given image and retrieve these images as a result. Despite image features could be represented by classical features, artificial intelligence-based features, Convolutional Neural Networks (CNN) to be precise, have become powerful tools in the field. Nonetheless, the high dimensional CNN features have been a challenge in particular for applications on mobile or Internet of Things devices. Therefore, in this thesis, several fast embeddings are explored and proposed to overcome the constraints of low memory, bandwidth, and power. Furthermore, the first hostel image database is created with three datasets, hostel image dataset containing 13,908 interior and exterior images of hostels across the world, and Hostels-900 dataset and Hostels-2K dataset containing 972 images and 2,380 images, respectively, of 20 London hostel buildings. The results demonstrate that the proposed fast embeddings such as the application of GHM-Rand operator, GHM-Fix operator, and binary feature vectors are able to outperform or give competitive results to those state-of-the-art methods with a lot less computational resource. Additionally, the findings from a ten-year literature review of CBIR study in the tourism industry could picturize the relevant research activities in the past decade which are not only beneficial to the hostel industry or tourism sector but also to the computer science and engineering research communities for the potential real-life applications of the existing and developing technologies in the field

Multi-label logo recognition and retrieval based on weighted fusion of neural features

Classifying logo images is a challenging task as they contain elements such as text or shapes that can represent anything from known objects to abstract shapes. While the current state of the art for logo classification addresses the problem as a multi-class task focusing on a single characteristic, logos can have several simultaneous labels, such as different colours. This work proposes a method that allows visually similar logos to be classified and searched from a set of data according to their shape, colour, commercial sector, semantics, general characteristics, or a combination of features selected by the user. Unlike previous approaches, the proposal employs a series of multi-label deep neural networks specialized in specific attributes and combines the obtained features to perform the similarity search. To delve into the classification system, different existing logo topologies are compared and some of their problems are analysed, such as the incomplete labelling that trademark registration databases usually contain. The proposal is evaluated considering 76,000 logos (seven times more than previous approaches) from the European Union Trademarks dataset, which is organized hierarchically using the Vienna ontology. Overall, experimentation attains reliable quantitative and qualitative results, reducing the normalized average rank error of the state-of-the-art from 0.040 to 0.018 for the Trademark Image Retrieval task. Finally, given that the semantics of logos can often be subjective, graphic design students and professionals were surveyed. Results show that the proposed methodology provides better labelling than a human expert operator, improving the label ranking average precision from 0.53 to 0.68.This work was supported by the Pattern Recognition and Artificial Intelligence Group (PRAIG) from the University of Alicante and the University Institute for Computing Research (IUII). The Conselleria d'Innovació, Universitats, Ciència I Societat Digital from Generalitat Valenciana and FEDER provided some of the computing resources used in this project through IDIFEDER/2020/003. This research was partially supported by the Conselleria de Educación, Universidades y Empleo, for the project "clasifIA" of the Escola Superior d'Art i Disseny d'Alacant