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Hirosora/flann_simplified_v2

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flann_simplified_v2

在上一阶段的工作中,我已初步完成了简化版flann库的构建工作,实现了一个基于夹角余弦的LSH,能够接受浮点类型数据输入,并实现了一个简单的Matlab接口进行调试。通过在SIFT1M、GIST1M数据集上的测试,证明算法运行良好,并就参数对算法效果的影响做了一定的分析。

然而在实际中往往更常用欧氏距离,因而从算法原理上看,之前实现的基于夹角余弦的LSH存在一定先天的遗憾,故此在这一阶段的工作中,主要重新研究实现了基于欧式距离的LSH算法,改用基于p-stable分布的E2LSH算法。

另外,针对上一阶段工作中构建好的索引无法保存的问题,实现了一组索引文件存取接口,能够将构建好的索引以二进制文件形式保存,并在需要时读取使用,通过在SIFT1M数据集上的测试,检验了索引文件存取的速度,效果令人较为满意。

最后,设计实验,在SIFT1M数据集上测试了LSH算法与flann库所实现的kd-tree算法的性能,并做了比较分析。

具体工作的细节详见report,已随邮件附件发送给您。   

Quick Start

请在matlab中进行测试实验,flann/matlab目录下提供了三个matlab接口程序knn.cpp、buildIndexAndSave.cpp、loadIndexAndQuery.cpp,以及若干matlab测试函数,同时包含了 http://corpus-texmex.irisa.fr 所提供的fvecs、ivecs数据集读取函数。

测试前,请在matlab中先读取好测试用的dataset、query、groundtruth矩阵,由于实验方案中每次查询返回的点集为20,000个,而官方所提供的groundtruth数据矩阵只为每个查询点提供了排名前100的结果点集,因此为获取实验数据需要自行构建包含查询点排名前20,000的匹配数据点,这里我编写了一个matlab函数get_groundtruth,可以获取一个查询点集内每个点完整的groundtruth,函数使用方法如下:

[ gt, gt_dist ] = get_groundtruth( base, query )

返回的gt矩阵每一列包含对应查询点的完整gruondtruth索引,而gt_dist矩阵则包含了与gt矩阵每一个元素相对应的查询点-数据点欧氏距离,之后可自行截取所需的前20,000行。(由于数据集很大,该操作较为耗时,慎用)

在matlab中使用mex命令编译好三个接口程序后,可利用接口进行实验。三个接口用法如下:

knn.cpp接口输入原始数据点集base、查询点集query,返回前20,000个匹配结果点的索引矩阵index及其与查询点的欧式距离矩阵dist:

[ index, dist ] = knn( base, query )

buildIndexAndSave.cpp接口利用输入的原始数据矩阵构建索引,并将结果保存到指定文件,返回构建索引的耗时及保存索引文件耗时:

[ buildIndexTime, saveIndexTime ] = buildIndexAndSave( base, filename, indexHashTableNumber )

loadIndexAndQuery.cpp接口从指定文件中读取索引,结合输入的数据点集还原索引,并利用输入的查询点集进行查询,返回加载索引文件耗时及查询平均耗时:

[ index, dist, loadIndexTime, averageQueryTime ] = loadIndexAndQuery( filename, base, query )

另提供两个matlab下的测试函数testBuildIndex、testLoadIndex,使用方法如下:

testBuildIndex利用数据点集base构建若干不同哈希编码长度的索引并保存,from、to、interval控制哈希编码长度的范围和间隔,哈希编码长度为L的索引文件将保存到工作目录下的indexL.dat文件中,函数返回构建这一组索引的耗时和保存索引的耗时:

[ tableNums, buildTimes, saveIndexTimes ] = testBuildIndex( base, from, to, interval )

testLoadIndex利用from、to、interval控制依次读取testBuildIndex所保存的一系列索引文件,并利用查询点集query做查询,返回利用各组不同索引进行查询的平均时间、读取索引耗时、查询结果的平均准确率:

[tableNums, loadIndexTimes, queryAverageTimes, maps] = testLoadIndex(base, from, to, interval, query, gt)

此外还提供了plotIndexBuildTime、plotIndexLoadTime、plotIndexSaveTime、plotQueryTime、plotMAP等一系列脚本文件,辅助在使用上述两个测试函数后进行绘图。

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