c++中的图像散列，具有相似的图像特征

Question

我正在为类似图像开发一个memoization 系统。我会将这个问题分为两个子问题，因为一个是另一个的下一步，但如果您认为这更合适，我可以发布两个不同的问题。

首先要知道：我对图像处理一无所知，所以请对这个可怜的家伙温柔一点:)

问题描述

我们有一个函数ReturnType foo(Image)，它获取一张图像，对其进行一些耗时的计算并返回一些东西（这取决于应用程序）。我正在设计的 memoizator 是一个unordered_map<ImageHash,ReturnType>（或等效结构），因此如果用户两次提交相同的图像，它会直接返回已经计算的ReturnType 值。

我需要什么

如你所想，我需要一些HashFunction s.t. HashFunction(Image)=ImageHash，其中ImageHash 很有可能是唯一的。

请注意，此ImageHash 必须不依赖于特定的运行、机器和时间。这是因为unordered_map 将在文件中序列化（因此可以在不同的运行中使用）并与其他用户共享。

由于性能确实至关重要，因此快速散列函数会很好。

我找到this question关于这个话题，但是作者在图像上引入了很多限制（并且沉迷于没有给出好的解决方案）。

注意：图像没有限制，因此您可以提出您喜欢的任何解决方案（包括为其设计的图像集）。

注意： SHA-1 可能是一种可能的解决方案吗？我只将它用于字符串，我不知道它是否可以用于图像（以及它是否存在 C++ 实现）

下一步

我想扩展之前的解决方案，以便我们为相似图像返回相同的结果。正式地，给定Image image1 类似于Image image2，那么如果image1 之前已经计算过image1，系统将返回ReturnType result。

我听说过phash，但我不知道它是否适合这个目的。

Answer 1

我建议您先开始收集一些图像，然后再继续。话虽如此，目前最好的方法是使用深度学习来学习相似度函数，并将图像映射到一些 n 维特征空间中，并使用余弦距离来衡量相似度。这里有一些示例代码可以帮助您入门 (https://github.com/kevinlin311tw/caffe-cvprw15)。如果您想要一种更高效的技术并且愿意跟随兔子洞，请查看三元组排名损失。

Phash 确实有效，但它在产生相似性分数方面的表现远低于使用深度学习特征的表现。但是，它肯定比真正的散列技术更好，因为只要改变 jpeg 压缩级别就会改变散列值。如果您不想在这方面花费太多时间，那么 phash 将是最好的选择，因为它使用起来毫不费力。

Answer 2

如果您使用 stl unordered_map，我只是有一点旁注

如果您使用unordered_map<ImageHash,ReturnType> 并将哈希结果作为键，则缓存计算结果将不起作用。如果两个图像散列到相同的值，则不会发生第二个图像的插入。

来自http://www.cplusplus.com/reference/unordered_map/unordered_map/insert/

每个元素只有在其键不等于容器中任何其他元素的键时才会插入（unordered_map 中的键是唯一的）。

密钥必须是Image 类型，以便unordered_map 可以正确处理哈希冲突。

来自http://www.cplusplus.com/reference/unordered_map/unordered_map/

template < class Key,                                    // unordered_map::key_type
           class T,                                      // unordered_map::mapped_type
           class Hash = hash<Key>,                       // unordered_map::hasher
           class Pred = equal_to<Key>,                   // unordered_map::key_equal
           class Alloc = allocator< pair<const Key,T> >  // unordered_map::allocator_type
           > class unordered_map;

如果您最终使用 stl unordered_map 并让 unordered_map 调用哈希函数而不是使用您调用的哈希函数的结果作为键，则需要提供 hash<key> 参数。