解讀谷歌Photos定位

王燕

近日外媒披露了谷歌計(jì)算機(jī)視覺專家Tobias Weyand領(lǐng)導(dǎo)研發(fā)的一個(gè)技術(shù)項(xiàng)目Google Photos，據(jù)稱使用該技術(shù)后電腦只要“一眼”就能辨別出照片拍攝地點(diǎn)。Google Photos技術(shù)它是怎樣實(shí)現(xiàn)照片定位的呢？

添加地理標(biāo)記——常見照片定位方法

對于照片的定位，如果照片里的景物是知名景點(diǎn)或地標(biāo)性建筑，那么我們通過特殊景物標(biāo)記就可以一目了然獲知。對于普通地點(diǎn)的照片定位，大家一般是通過在照片中添加地理標(biāo)記的方法進(jìn)行標(biāo)示。比如現(xiàn)在很多Andorid手機(jī)在拍照的時(shí)候，激活相機(jī)后進(jìn)入拍攝菜單就會(huì)有“地理位置”功能，我們只需在拍攝前開啟這個(gè)功能即可（圖1）。

這樣拍攝的照片就會(huì)自動(dòng)添加上當(dāng)?shù)氐牡乩砦恢眯畔⒘?，?dāng)我們在電腦上查看這些照片時(shí)，切換到“詳細(xì)信息”，在其中的GPS項(xiàng)目下就可以看到照片拍攝的實(shí)際地理位置，這里使用GPS經(jīng)緯度進(jìn)行標(biāo)記，當(dāng)然還可以使用手機(jī)基站、Wi-Fi等進(jìn)行標(biāo)記（圖2）。

當(dāng)然數(shù)碼相機(jī)等也有類似的定位功能，這樣通過在照片Exif信息中添加地理標(biāo)記，我們就可以很輕松地為照片進(jìn)行定位。不過在實(shí)際拍攝或者網(wǎng)上經(jīng)過處理的很多照片并沒有地理信息，那么對于這些照片的定位，谷歌的Google Photos技術(shù)又是怎么進(jìn)行定位的呢？

一眼看透位置的背后——Google Photos定位識別解密

通過上述介紹我們知道，傳統(tǒng)照片定位技術(shù)是通過在拍攝設(shè)備中記錄地理位置信息，然后將其寫入照片的Exif中實(shí)現(xiàn)的，定位的關(guān)鍵是通過設(shè)備預(yù)先記錄地理位置信息。實(shí)際上Google Photos技術(shù)定位原理也與之類似，只不過它借助的不是拍攝設(shè)備記錄地理位置信息，而是時(shí)下流行的大數(shù)據(jù)+人工智能技術(shù)。

首先谷歌工程師們挑選了一些常見照片的拍攝地點(diǎn)，如全世界一些人口密集或者攝影師喜愛的熱門地區(qū)，然后將這些地區(qū)分解成26000個(gè)大小不一的方塊，并為這些方塊添加不同標(biāo)記。比如可以將方塊1對應(yīng)到埃菲爾鐵塔，這樣生成包含常見拍攝地點(diǎn)的數(shù)字化數(shù)據(jù)，并將其保存在谷歌服務(wù)器中，每個(gè)方塊就對應(yīng)某一個(gè)具體的地理位置信息（圖3）。

其次谷歌工程師從網(wǎng)上搜集了1.26億張包含GPS信息的圖片資源，然后利用人工智能技術(shù)，將照片分解成像素級別。接著將包含像素級別的數(shù)據(jù)錄入到機(jī)器學(xué)習(xí)的算法當(dāng)中，讓計(jì)算機(jī)去認(rèn)識、學(xué)習(xí)不同地方圖片的特征。通過大數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)和積累，谷歌圖片識別服務(wù)器就可以保存海量圖片信息和圖片對應(yīng)的GPS位置信息（圖4）。

除此之外，谷歌服務(wù)器還會(huì)通過模擬人類大腦的工作方法去學(xué)習(xí)關(guān)于照片的更多內(nèi)容。如我們要肉眼判斷一張照片是在哪里拍攝時(shí)，人的大腦可以根據(jù)照片背景，然后結(jié)合自己掌握的知識去進(jìn)行判斷和推理。假設(shè)照片上某種動(dòng)植物如袋鼠是澳大利亞的特有動(dòng)物，照片上的建筑是歐式風(fēng)格，通過這些信息并結(jié)合我們掌握的知識去進(jìn)行定位。谷歌服務(wù)器人工智能模擬了這個(gè)推理的過程，當(dāng)然計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)和學(xué)習(xí)能力要比人腦高得多，Google Photos再借助谷歌街景視圖、谷歌地圖、Flickr里面的照片等就可以存儲(chǔ)海量照片信息數(shù)據(jù)。

這樣當(dāng)用戶需要使用Google Photos技術(shù)去定位一張圖片位置時(shí)，只要將圖片上傳到谷歌服務(wù)器中即可。當(dāng)服務(wù)器接收到需要定位的圖片時(shí)，它首先會(huì)將圖片分解成像素級別，然后將這些信息和數(shù)據(jù)庫中的信息進(jìn)行比對，通過一定的算法判斷出照片所在的大概區(qū)域，如某個(gè)國家的某個(gè)景區(qū)等。接著再根據(jù)數(shù)據(jù)庫中保存的GPS地理信息進(jìn)一步判斷，如照片特征符合某個(gè)經(jīng)緯度信息就為其匹配對應(yīng)的地理位置，這樣通過實(shí)際經(jīng)緯度信息就可以對照片進(jìn)行精確定位了（圖5）。

據(jù)介紹，谷歌工程師通過Google Photos技術(shù)進(jìn)行了約230萬張圖片的試驗(yàn)，雖然目前精確度并不是很高，其中對“國家”的準(zhǔn)確率為28.4%，“大洲”的準(zhǔn)確率為48%，但是已經(jīng)比人眼分辨要高得多。目前Google Photos技術(shù)定位結(jié)果仍然不夠準(zhǔn)確，但是隨著Google Photos技術(shù)學(xué)習(xí)和積累的照片越來越多，借助大數(shù)據(jù)和高效的算法，Google Photos技術(shù)一定會(huì)擁有越來越精確的識別能力。

谷歌識圖 方便你我

由于網(wǎng)上大量的照片都沒有包含地理位置信息，而在日常生活中我們又經(jīng)常需要對照片進(jìn)行定位。很多網(wǎng)友經(jīng)常會(huì)曬圖說某地方很好玩但是又沒有說明具體地址，某驢友在某地拍了很多自拍照但是之后出現(xiàn)了險(xiǎn)情，諸如此類的情形。以后我們只要借助Google Photos就可以輕松識別出照片的實(shí)際地址，無論是自己以后去查找具體景區(qū)還是定位救援都非常方便。

不過任何技術(shù)都是一把雙刃劍，很多時(shí)候出于隱私保護(hù)，我們并不想在照片上泄露自己的位置信息。但是Google Photos技術(shù)無需Exif里的GPS信息就可以實(shí)現(xiàn)照片定位，這顯然容易導(dǎo)致個(gè)人隱私的泄露。大家可別小瞧谷歌的Google Photos技術(shù)，即使你是在一條小胡同口自拍，它的街景照片也可以精確將其識別出來。因此我們在享受Google Photos技術(shù)帶來便利的同時(shí)也要注意隱私的保護(hù)（圖6）。