拍立淘-以图搜图中的图像搜索算法

摘要：移动端的以图搜图是一代又一代的图像人，搜索人的梦想。从90年代开始，学术界，工业界做了很多的努力和尝 试。拍立淘-以图搜图，从14年正式立项开始，通过算法/工程/产品的不断打磨，以及兄弟部门的紧密合作，在业务指标的增长的同时，沉淀下来了业界领先的图搜算法。

一、为什么要做，为什么现在做

1.1 为什么做：

  以图搜图功能，特别是移动端的以图搜图，成为日益增长的流量入口和用户需求。有机构表明：未来5年，用户使用语音和图像进行意图表达的比例将超过50%。手机淘宝每个月的用户反馈中，有相当的比例都是用户对以图搜图的需求和渴望。

1.2 为什么现在：

1. 移动设备的普及：带有摄像头的移动设备的日益普及。
2. 深度学习时代：从2013开始，深度学习在图像、语音、NLP等领域的工业界取得了巨大成功。
3. 大规模的计算平台的普及：如ODPS，亚马逊云。
4. 电商：移动电商的发展，使得通过手机进行所拍即所买成为用户的自然诉求。同时活跃的用户留下的数据使得相关性等能不断提升。

二、算法框架

  拍立淘首次上线是在2014年手机淘宝，很小的入口，功能也比较少。经过了多个版本的迭代和探索，形成了比较稳定的算法框架。如下图：



  上面的框架，有5个算法模块，分别是类目预测，主体检测，图像特征提取，检索索引和排序。其中，与相关性有关的是类目预测，主体检测，特征和排序。而检索索引更多的与scalability相关。

2.1 类目预测

由于特征对于类目的区分能力有限，同时如果不分类目在全量中搜索性能无法满足。因此，我们通过类目预测来判断商品数据哪个类目。目前拍立淘有10多个大类，涵盖上万个叶子类目。

2.2 主体检测

因为商品的背景复杂，主体常常较小，所以为了减少大量背景干扰和多主体的影响，因此需要将搜索目标从图像中提取出来。下面两幅图反应了对于用户的query，进行主体检测和不进行主体检测的搜索结果差异。

2.3 图像特征

图像特征包括深度特征（CNN深度卷积神经网络）和局部特征。CNN从高层提取特征，突破语义鸿沟。局部特征关注图像的局部特征，可以作为CNN特征的辅助和补充。

2.4 检索索引

搜索的过程可以分成离线和在线。离线过程进行商品图像特征的提取，建立索引。而在线的过程，对query提取特征，到分布式的引擎里面去进行快速的查询。

2.5 排序

针对多种图像特征，和非图像的特征，根据不同的优化函数，我们会对结果进行重新的排序。

三、拍立淘业务

  经过长期的迭代和优化，拍立淘不仅能够为用户提供同款和高度相似的搜索结果，并且在覆盖的类目和索引的宝贝上也达到了相当可观的量级。
  目前拍立淘的算法可以支持几亿图片的实时检索索引，其中包括男女服装，包，鞋以及其他如美妆，家居，饰品等不同种类的商品。此外，拍立淘还提供了一键搜索的用户体验，用户只需进行拍照即可得到最终的结果而不需要额外的操作。

目前拍立淘产品有如下的展现形式：

• 1. 移动端：拍立淘在手淘上有两个入口，分别是搜索框右侧的拍照按钮，以及扫一扫页面中的拍立淘Tab。
• 2. PC端：PC淘宝的搜索框
• 3. 外部和网页插件：http://www.pailitao.com

  以下是各类目实拍图在拍立淘中的搜索结果：

最后的话

1. 感谢拍立淘-图像搜索算法团队的同学，上面的算法成果是全团队的成果。感谢拍立淘项目组的全部成员，项目的发展和业务得增长使得算法能不断有机会沉淀和突破。
2. 拍立淘-以图搜图一路走来，部分解决了用户的拍照搜索需求，但是距离充分满足用户的需求还有一定的距离。项目组正在不断优化，从算法/工程/产品的角度去提高。