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智慧图书馆移动视觉搜索服务及其技术框架研究
2018年01月30日 09:13 来源:《情报资料工作》 作者:曾子明 秦思琪 字号
关键词:移动视觉搜索;智慧图书馆;服务模型;搜索服务

内容摘要:从读者、知识、情境和服务四个维度讨论智慧图书馆MVS过程中的读者需求,基于此构建智慧图书馆MVS服务模型,并围绕其中的ROI定位、语义鸿沟和情境融合三个关键问题提出智慧图书馆MVS技术框架。

关键词:移动视觉搜索;智慧图书馆;服务模型;搜索服务

作者简介:

  作者简介:曾子明(1977- ),男,武汉大学信息管理学院教授;秦思琪(1992- ),女,武汉大学信息管理学院硕士研究生。湖北 430072

  内容提要:文章首先分析图书馆移动视觉搜索(Mobile Visual Search,MVS)的研究现状,从读者、知识、情境和服务四个维度讨论智慧图书馆MVS过程中的读者需求,基于此构建智慧图书馆MVS服务模型,并围绕其中的ROI定位、语义鸿沟和情境融合三个关键问题提出智慧图书馆MVS技术框架。

  关 键 词:移动视觉搜索 智慧图书馆 服务模型 搜索服务

  标题注释:本文系国家自然科学基金项目“云环境下智慧图书馆移动视觉搜索模型与实现研究”(编号:71673203)的研究成果之一。

  在大数据环境下,图书馆知识服务从传统的借阅模式向以读者为中心的智慧型知识服务模式转变,智慧图书馆知识服务以数字化、网络化、智慧化的信息技术为基础,旨在实现数据互联、高效管理和泛在服务,是未来图书馆发展的新模式[1-2]。智慧图书馆不仅是为读者提供信息服务,更注重在为读者解决问题的过程中提供新的知识理念、培养读者新的阅读习惯和能力、创造新的知识服务模式[3]。随着移动智能终端设备的普及、大数据和云计算技术的快速发展,智慧图书馆中传递的信息不再局限于纯文本形式,而更多地以图片、视频、3D模型等视觉对象作为信息载体,视觉数据成为智慧图书馆大数据资源的重要组成。一方面,传统的基于关键词标注的信息检索模式成本高昂、效率较低,无法适用于大数据环境下的视觉对象检索;另一方面,物联网、云计算和计算机视觉技术的快速发展为探索高效的视觉信息检索模式提供了技术支持,围绕视觉资源的信息检索和知识服务研究成为推动智慧图书馆建设的重要内容。

  移动视觉搜索(Mobile Visual Search,MVS)是通过移动智能终端采集的图像、视频或地图等视觉数据作为检索对象,获取关联信息的一种信息检索模式[4],能够帮助读者从海量的图书馆视觉资源中快速获取其感兴趣的关联内容,MVS相关技术及其应用研究对促进智慧图书馆知识服务的发展将会产生深远影响。本文通过分析图书馆MVS研究现状,讨论智慧图书馆MVS过程中的读者需求,构建了智慧图书馆MVS服务模型,并且基于其中的关键技术提出了智慧图书馆MVS技术框架,旨在提升图书馆读者体验,丰富和深化智慧图书馆知识服务体系建设,拓宽相关领域研究思路。

  1 图书馆移动视觉搜索研究现状

  海量数据的出现、云计算技术的快速发展以及移动智能终端的普及对智慧图书馆的资源建设、信息组织和服务模式提出了更高的要求,视觉大数据作为图书馆海量数据的重要组成部分,如何对其高效地组织、描述、处理和检索,是智慧图书馆知识服务和信息检索领域的重要课题。一方面,MVS具有获取、处理、分析与展示视觉对象大数据资源的一体化信息检索能力,为实现智慧图书馆泛在、高效、智能的知识服务体系提供了可行的方法;另一方面,智慧图书馆中包含的海量视觉资源具有一定专业性和领域性[5],在语义组织、描述和表达形式上相对统一和规范,基于智慧图书馆环境的MVS研究能够更好地展现其处理视觉资源的能力,并且有助于MVS拓展到其他应用领域。因此,对智慧图书馆移动视觉搜索服务模型及其技术实现方法进行系统研究,具有重要的学术意义和实际应用价值。

  MVS理论及其应用研究起源于移动搜索、视觉搜索等理论和技术的发展,其基础理论和技术实现主要集中在移动视觉对象的数据标准、紧凑视觉特征描述符的表示、提取和处理等方面,MVS目前已在电子商务、旅游管理、虚拟现实等多个领域得到应用。近年来,MVS已经引起了图书馆领域研究者的关注,针对图书馆MVS的建设工作,许多研究者提出了一系列有效的实施建议和方案:张兴旺等[4]提出从移动环境软硬件资源局限性、用户需求多样性、移动用户体验质量、互操作性、协同管理五个方面着手建设图书馆移动视觉搜索机制,又在文献[5]中基于模块化设计思想分析其业务流程,提出了一种领域导向的、自适应的、可演化的数字图书馆移动视觉搜索引擎;刘喜球等[6]分析了数字图书馆移动视觉搜索的功能和特点,讨论了实施的基本流程、服务模式和服务框架;刘木林等[7]基于MVC软件开发架构,构建了一个基于关联数据的数字图书馆移动视觉搜索框架MVSMVC;张亭亭等[8]提出通过众包模式来获取视觉资源,建设图书馆移动视觉资源库。

  综合上述研究,本文认为:(1)图书馆知识服务研究正朝着“智慧型”服务方向发展,智慧图书馆所提供的泛在化、全面性、智能型知识服务与数字图书馆服务有着本质区别,有必要从智慧图书馆知识服务视角对图书馆移动视觉搜索展开研究;(2)智慧图书馆提倡以人为本[1]、以读者需求为导向,智慧图书馆MVS相关研究需要在全面分析读者需求的基础上展开;(3)智慧图书馆与MVS的有效结合不仅需要构建相应的服务模型和框架,还需要明确智慧图书馆MVS中的关键技术,并提出可行的技术方案。据此,本文将首先从四个维度对智慧图书馆MVS中的读者需求进行全面分析,构建智慧图书馆MVS服务模型,最后从三个方面讨论其中的关键技术和方法,为实现智慧图书馆MVS服务提供可实施的技术框架。

  2 智慧图书馆MVS读者需求分析

  智慧图书馆MVS相关研究和工作的主要目标是能够有效检索出与读者搜索意图相匹配的视觉信息资源及其他相关联的信息,为读者提供智慧型的知识服务,从而提升读者体验、完善智慧图书馆知识服务体系。可见,智慧图书馆MVS的建设需要以读者为主体、以读者需求为中心,因此首先要对读者需求进行全面分析。智慧图书馆MVS过程中的实体包括了搜索主体(读者)、搜索对象(知识、信息或资源)、搜索环境(地理位置、软硬件条件等)、服务主体(图书馆),可以概括为读者维、知识维、情境维、服务维四个维度。

  2.1 读者维

  在智慧图书馆MVS环境下,读者的主要搜索目的是获取与搜索图像关联的信息和资源,其搜索意图具有一定针对性和个性化特点。针对性是指读者的主要搜索目标一般是提交图像中包含的一个或多个实体对象,这些目标实体对象所在的区域称为兴趣区域(Region of Interests,ROI)[9],而图像的其他区域属于次要信息区域,针对ROI提取图像局部特征并实现MVS能够提高检索效率和精确度,更准确地定位读者搜索目标;由于读者的个人习惯、职业、年龄、专业范围、兴趣偏好等多个方面的差异性,智慧图书馆MVS过程表现出越来越强烈的用户个性化需求。

  2.2 知识维

  智慧图书馆MVS不仅仅是实现“以图搜图”,随着大数据时代的到来,其搜索内容还涵盖了文本、图片、视频、Web页面等多媒体形式的图书馆资源,因此智慧图书馆MVS需要对图像语义进行感知、提取和分析,并且能够实现多模态融合。一般的,图像中的底层视觉特征与高层语义信息之间存在一定的“语义鸿沟”问题[10],可以通过建立图像和文本之间的对应关系解决,实现图像理解,“语义”(Semantics)作为知识信息的基本描述载体,能将图像内容转换为类文本语言表达,图像语义分析是实现图像精确检索的重要环节;每一种不同种类的信息、方法或视角可称之为一个模态,图书馆MVS搜索过程中不仅提交图片信息,还包括图片标签、时间、GPS数据等,是一种多模态请求,而返回的检索结果也需要进行多模态融合[11],从而更好地呈现给读者。

作者简介

姓名:曾子明 秦思琪 工作单位:

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