k-d树查询算法的伪代码如下所示:
读者来信点评@yhxyhxyhx,在“将Kd_point压入search_path堆栈;”这行代码后,应该是调到步骤2再往下走二分搜索的逻辑一直到叶结点,我写了一个递归版本的二维kd tree的搜索函数你对比的看看:
下面,以两个简单的实例(例子来自图像局部不变特性特征与描述一书)来描述最邻近查找的基本思路。
星号表示要查询的点(2.1,3.1)。通过二叉搜索,顺着搜索路径很快就能找到最邻近的近似点,也就是叶子节点(2,3)。而找到的叶子节点并不一定就是最邻近的,最邻近肯定距离查询点更近,应该位于以查询点为圆心且通过叶子节点的圆域内。为了找到真正的最近邻,还需要进行相关的‘回溯'操作。也就是说,算法首先沿搜索路径反向查找是否有距离查询点更近的数据点。
以查询(2.1,3.1)为例:
一个复杂点了例子如查找点为(2,4.5),具体步骤依次如下:
上述两次实例表明,当查询点的邻域与分割超平面两侧空间交割时,需要查找另一侧子空间,导致检索过程复杂,效率下降。
研究表明N个节点的K维k-d树搜索过程时间复杂度为:tworst=O(kN1-1/k)。
同时,以上为了介绍方便,讨论的是二维或三维情形。但在实际的应用中,如SIFT特征矢量128维,SURF特征矢量64维,维度都比较大,直接利用k-d树快速检索(维数不超过20)的性能急剧下降,几乎接近贪婪线性扫描。假设数据集的维数为D,一般来说要求数据的规模N满足N»2D,才能达到高效的搜索。所以这就引出了一系列对k-d树算法的改进:BBF算法,和一系列M树、VP树、MVP树等高维空间索引树(下文2.6节kd树近邻搜索算法的改进:BBF算法,与2.7节球树、M树、VP树、MVP树)。
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