基于語義關聯的圖書館移動視覺搜索資源與服務聚合研究

韓璽+何秀美+張玥+朱慶華

〔摘要〕[目的/意義]移動視覺搜索（MVS）服務是移動互聯網時代圖書館更好切入用戶利用場景和促進圖書館各種資源開發利用的有效措施，而視覺資源與圖書館各種資源的聚合是圖書館MVS服務開展的基礎。[方法/過程]從多維度聚合和語義關聯兩個方面分析了數字資源聚合的理論基礎，并從基礎數據層、資源描述層、語義聚合層和用戶應用層4個方面構建基于語義關聯的圖書館MVS資源多維度聚合模型，在此基礎上分析了MVS服務的實現流程。[結果/結論]構建移MVS為核心的語義關聯視覺資源多維度聚合體系，有利于不同情境下圖書館MVS服務的現實。

〔關鍵詞〕語義關聯；移動視覺搜索；圖書館；多維聚合；關聯數據

DOI：10.3969/j.issn.1008-0821.2017.10.001

〔中圖分類號〕G25078〔文獻標識碼〕A〔文章編號〕1008-0821（2017）10-0003-05

〔Abstract〕[Purpose/significance]Integration of visual resources and library resources is the basis for the development of mobile visual search services.[Method/process]This paper discussed the aggregation demand of MVS related resources，and analyzed the theoretical basis of the digital resource aggregation from the multi-dimensional aggregation and the semantic relevance.Based on basic data layer，resource description layer，semantic aggregation layer and user application layer，it constructed the multi-dimensional aggregation model of the library MVS resources.It analyzed the MVS service from the aspects of e-book and digital humanities resources use.[Result /conclusion]The construction of multi-dimensional aggregation system of mobile visual resources based on semantic relevance was beneficial to the reality of mobile visual search service in different context.

〔Key words〕semantic relevance；mobile visual search；library；multidimensional aggregation；associated data

隨著用戶行為習慣的改變和對圖書館服務質量要求提高，在數字技術支持下，我國圖書館在資源和服務的聚合方面取得了較為顯著的成績。不少圖書館OPAC系統已實現將傳統紙質館藏和中外文電子圖書資源進行關聯，使用戶可以一站式實現紙質與電子圖書的檢索和利用，有效提高了電子圖書的可見度和利用率；與此同時，學術文獻資源的整合利用吸引更多的關注，最大可能的避免用戶在不同數據庫多次檢索和重復數據的篩選，使得統一檢索成為20世紀以來數字圖書館界一直研究和實踐的重點。從早期的聯邦跨庫檢索到近幾年的知識發現系統，圖書館數字資源的整合從簡單的異構數據庫檢索已發展到了語義關聯知識發現的階段。目前的圖書館資源整合和服務多是基于PC客戶端的實現，然而事實上，隨著網絡傳輸技術的進步和移動智能終端的普及，移動搜索代表著一種更為普遍的搜索形式。移動搜索由于場景的移動性使其搜索從文字輸入變為圖像、聲音、位置等多種輸入方式的檢索。由于人類有近80%的信息來自于眼睛，移動視覺搜索（Mobile Visual Search，MVS）未來會有更多的關注和應用[1]。移動視覺搜索是利用移動終端快速獲取實體對象的圖像作為檢索對象，通過移動互聯網獲取相關信息并在移動終端顯示的信息檢索方式[2-3]。對于圖書館而言，圖書館及其文獻資料中擁有大量的視覺相關信息，如何利用移動視覺搜索這一手段更好的為用戶提供服務是圖書館界未來應該考慮的方向。

國內有研究人員提出從移動環境的軟硬件資源、需求多樣性、用戶體驗質量、協同管理和互操作性等方面建設圖書館移動視覺搜索機制[4]；本課題組先后開展了大數據時代移動視覺搜索的游戲化框架設計[5]、數字資源移動視覺搜索的機制[6]、數字圖書館移動視覺搜索資源庫建設中的眾包模式[7]、基于關聯數據的數字圖書館移動視覺搜索框架[8]、圖書館移動視覺搜索的服務設計模型[9]及實踐應用[10]等方面的研究。本文擬在前期研究的基礎上，對不同情境下的圖書館移動視覺搜索資源和服務進行聚合，實現與傳統PC端檢索的無縫連接，最大程度的方便用戶以視覺信息為入口利用圖書館資源與服務，實現移動時代圖書館資源和服務的有效升級拓展。

1圖書館MVS資源聚合的需求

在前期研究中，課題組指出了在圖書館數字人文項目、電子圖書、特色專題資源和多媒體資源利用等不同情境下開展移動視覺搜索服務的設計和應用[9-10]。然而不同情境下資源和服務是異構的，如果無法對不同情境下的移動視覺搜索資源和服務進行聚合，多入口的服務會增加用戶利用的障礙和成本，降低用戶體驗的滿意度，不利于用戶對圖書館移動視覺搜索服務的采納。endprint

在資源方面，圖書館移動視覺搜索需要以圖書館不同情境下的視覺信息為檢索入口，除了視覺資源的文本識別這一搜索途徑外，視覺資源庫的建設及匹配是圖書館移動視覺搜索服務開展的必要基礎和重點。圖書館原有的資源主要涉及紙質館藏、電子圖書、電子期刊、視頻、圖片等形式，不同類型、語種和來源的館藏資源在組織方式和揭示字段方面差別較大，如紙質館藏多以MARC格式，電子圖書的格式則不如MARC全面，不同電子數據庫資源揭示的字段表現出較強的異構性，對于圖書館移動視覺搜索服務而言，主要涉及原有的紙質館藏、電子圖書和視頻圖像等資源，如何使新建的視覺資源庫與原有的不同資源進行有效的聚合，以視覺信息為手段實現，使用戶在一個入口即可一站式的對原有各種資源和新建視覺資源進行統一的檢索匹配十分重要。

此外在服務方面，圖書館原有的各種服務存在一定程度的割裂，不同服務對用戶利用而言關聯度不大，利用紙質館藏是在實體圖書館的環境中，利用電子圖書或其他數字資源是在PC狀態下，即便是在實體圖書館中享受實物形態的人文資源也無法與前兩者有任何交集。以往圖書館較多強調資源的聚合，資源聚合確實是服務整合的基礎，但這種服務多是建立在PC端利用的前提下。移動時代的到來和普及對圖書館的服務帶來了新的挑戰，圖書館如果要更加成功的切入到移動服務中，就需要考慮以情景為中心，以視覺信息為線索，將PC和移動兩種不同的服務形式進行有效的聚合，真正實現以用戶為中心，以資源為基礎的全方位應用情景的融合服務。

2圖書館MVS資源聚合理論基礎

圖書館移動視覺搜索所需要聚合的資源既包含傳統的OPAC館藏資源、電子圖書庫、多媒體數據庫，還包括新建的視覺資源庫，資源的聚合就是要將這些異構、多維的資源，以視覺信息的輸入為中介，通過一定的方式進行有序的組織關聯和深度挖掘，以達到最大限度的利用開發資源的目的。圖書館MVS資源與服務的整合需要數字資源多維度聚合和語義關聯等作理論基礎。

21圖書館MVS資源多維度聚合

隨著數字信息資源多維度聚合理論的產生，信息資源的組織模式從單一信息來源向多維度信息來源變革、從分類理念到多維聚類理念變革[11]。這些變革的發生滿足了用戶的個性化需求，也使數字資源聚合的效果最大化。圖書館移動視覺搜索資源的多維度聚合是指運用資源聚類、分析和組織的理論、方法和技術，基于不同的移動視覺搜索資源獲取利用維度和目的，對多種不同的移動視覺搜索資源進行聚集、整合和再組織，以通過圖像信息的輸入獲取相關資源全貌的過程[12]。

圖書館移動視覺搜索資源主要涉及結構維度、內容維度和群聚維度等3個維度的聚合。結構維度主要關注移動視覺搜索資源組織中的概念關系，目前主要涉及本體（Ontology），它在揭示知識組織結構方面的有效性已經得到普遍認可。FMurtagh認為本體所提供的層級結構能夠歸納出知識概念間的形式框架，這種形式框架可用于輔助建立文本中的概念層級[15]。國內不少學者也嘗試基于本體對相關資源進行整合，如基于元數據本體對特色資源進行深度聚合[16]、基于本體對公共數字文化資源整合[17]、利用資源本體揭示館藏資源的語義關系[18]、基于本體對農業領域分布式海量資源進行整合[19]，這些研究都將為移動視覺搜索資源結構維度的聚合提供支持。在內容維度上，主要關注異構移動視覺資源描述知識間的關聯關系，這種關聯關系可以是知識單元間的關聯關系，也可以是知識群落之間的關聯關系，或者是資源間、語義間或數據間的關聯關系[14]。這種關聯將不同來源的異構移動視覺資源進行概念、關系、屬性等元素的映射，建立不同元素間的映射關系，或者將不同主題的相同實體的屬性、關系等進行合并[13]。群聚維度主要涉及大量用戶對視覺資源庫自由添加標簽和分類，由于圖書館移動視覺搜索視覺資源庫的建設采用眾包的方式效率更高[7]，成本更低，可行性更強，所以對這些資源庫的標注必然要采用分眾分類法（Folksonomy），它允許用戶自由標注資源，并通過“統計上浮”的原理使反映群體意識的用戶標簽成為標簽云。分眾分類法在管理和組織用戶自生成資源方面效果較好，它為語義網識別提交了大量有益元數據，提供了有利于大眾集體組織和發現知識的契機，使用戶通過使用者的視角來整合標注詞匯，彌補了圖書館在知識組織技術手段和人力資源方面的不足[14]。

22圖書館MVS資源的數據關聯

圖書館數字資源的聚合實質上是將異構多源的數字化資源按照一定的方式進行關聯，目前主要的關聯方式有語義關聯和數據發現關聯兩種。前者主要以資源的主題內容為核心，分層次、多維度的對資源進行組織，基于相關實體進行多維度關聯，后者則偏重于挖掘數字化資源之間的引證關系，利用耦合關系實現資源的聚合，基于相同實體進行多維度關聯[11，13]。

數據關聯應用于圖書館數字資源的整合在學界有普遍共識。傳統以MARC為代表的圖書館元數據在語義性和關聯性方面存在著嚴重不足，而關聯數據則可以把書目中的概念和實體通過語義描述和鏈接實現資源內容的充分揭示，可以把圖書館的資源和外部相關數據資源鏈接起來實現對資源的聚合，擴展資源范圍并且改進用戶服務[20]。圖書館館藏資源的關聯數據化主要通過URI命名機制、關聯數據詞匯集創建、館藏語義描述和關聯數據的發布四個方面為館藏資源聚合提供數據基礎。在這一過程中，資源的URI開放復用在數字資源的聚合機制中扮演基礎角色，RDF鏈接是資源聚合的核心[21]。語義關聯在圖書館資源的關聯中較受重視，語義關聯可以從多個維度揭示資源中蘊含的知識規律。將語義網技術應用與圖書館信息資源的整合中，通過本體與關聯數據驅動的資源語義整合框架實現對圖書館中不同數據集合中信息資源的語義整合以及館藏資源與外界資源鏈接集成，可以形成可無限延伸與擴展的開放資源整合體系[22]。對于移動視覺搜索資源而言，其資源種類較多，分散、異構且多粒度，用戶在進行視覺搜索時很難快速清晰的找到所需要的信息，因此有必要將語義關聯技術與視覺資源庫建設中的分眾分類標注結合起來，發揮各自的優勢，將來源異構、內容異構、展現異構的圖書館視覺相關資源進行整合重組，實現資源庫與用戶需求的無縫融合，提升用戶移動視覺搜索的體驗。endprint

3基于語義關聯的圖書館MVS資源多維度聚合模型

圖書館移動視覺搜索資源的聚合主要應用語義聚合技術，以視覺圖像信息的匹配為前提，以視覺資源庫的數據單位為基礎，通過與其他各種本地、外部數據資源的語義關聯，實現對視覺資源和圖書館各類數字資源的深層次語義聚合并展示。圖書館移動視覺資源的聚合，有利于借助移動視覺搜索這一符合移動環境下用戶行為需求的檢索手段，促進圖書館數字資源的利用。在明確基于語義關聯的圖書館移動視覺搜索資源多維聚合相關理論的基礎上，筆者構建了聚合模型，將圖書館移動視覺搜索資源聚合分為基礎數據層、資源描述層、語義聚合層和用戶應用層4個部分。

31基礎數據層

圖書館移動視覺搜索資源的基礎數據層主要包括本地原有數據資源、自建視覺資源和外部數據資源三部分。本地原有資源主要包括圖書館擁有的OPAC書目、中外文電子圖書、電子期刊、圖片視頻多媒體數據庫；自建視覺資源是專門用于圖書館環境下視覺搜索的視覺資源庫；外部數據資源是指能夠連接到關聯數據網中與圖書館移動視覺資源有關的各種數據資源集合，如當當網、豆瓣、超星圖書和聯合目錄等網站，這些資源存儲形式不一，所以在進行數據關聯時要采用不同的方法進行轉換。在上述3種資源中，本地原有資源庫相對比較成熟，在各種形式的資源組織中已廣泛應用；自建的視覺資源庫是建立在圖書館不同利用情景基礎上，主要從用戶的視角采用眾包模式采集的用于圖像匹配的資源，它是進行圖書館移動視覺搜索的中介和前提，用戶的移動視覺檢索大多需要依賴于圖像輸入并匹配后的數據關聯發現，因此眾包的視覺資源庫建設要充分考慮各種圖書館利用情景、各層次用戶利用行為和各種異構資源的彼此關聯，在收集形式上將眾包和圖書館自建結合在一起，圖書館自建作為引導和模板，眾包作為重心和主要手段，要充分利用用戶群體智慧收集視覺資源，并采用分眾分類的方式添加標注相關元數據信息。視覺資源庫的建設和組織是區別與其他一般意義上的圖書館數字資源整合的關鍵和核心，對于圖書館移動視覺搜索的成功非常重要。外部與圖書館資源服務有關的網站資源是對本地資源的有效補充，對這些分布異構的網絡資源可以采用智能化、自動化的數據采集方式獲取。

32資源描述層

資源描述層是將異構多源的圖書館移動視覺搜索相關的圖像資源、文本資源等進行統一描述，明確不同信息要素之間的關聯，保障不同結構和類型的資源描述具有統一

圖1基于語義關聯的圖書館MVS資源多維聚合模型

的標準，為機器識別操作和下一步的語義聚合提供便利。各種資源（尤其是視覺資源庫資源）在本體構建的基礎上，通過信息抽取加工，提取其中的特征向量，構建能兼容不同文獻類型、規范統一的元數據庫。在對數字資源進行描述的過程中，要重視對不同類型的數字資源進行語義標注，這些標注有助于系統識別多源異構信息資源內在的含義和邏輯關系。目前圖書館傳統的各種本地資源和外部資源的描述已被廣泛討論[23-26]，而針對以視覺搜索為目的且需與圖書館各類資源進行聚合的圖片資源庫描述研究較少。以眾包為主要方式獲得的視覺資源庫采用分眾分類法，雖然基于用戶自身的語義認知，發揮了他們的群體意識和智慧，提高了資源描述效率，降低了時間和財力成本，但是卻不得不受用戶認知隨意性甚至偏執的影響，會對資源聚合的結果帶來不穩定性[14]。因此在對視覺資源庫描述的規劃時，對大眾的參與要揚長避短，全面考慮本體的專業性、元數據的完整性和語義的關聯性，使對資源的描述統一為機器可識別的格式，并通過元數據的映射關聯實現對多維信息資源的語義識別。

33語義聚合層

語義聚合是在前期各類移動視覺搜索數字資源描述的基礎上，充分揭示各種不同數字資源之間的語義關聯，實現視覺資源與其他各類圖書館資源的信息聚合。語義聚合是整個圖書館移動視覺搜索的核心，它可以促進多源異構信息之間的交流和互操作，并以同一的標準將各信息要素關聯起來并展示給用戶。語義聚合在訪問各類數字資源的基礎上，以視覺資源庫的元數據為中心，對數字資源的各元素之間的同一關系、相關關系、隸屬等級關系、間接論述關系等進行本體映射和語義分析，然后提取視覺資源庫語義元數據和其它各異構信息的接口，自動半自動的進行實體的識別（如題目、作者、ISSN、ISBN、出版社等）。在解決視覺資源與其他資源之間語義沖突的基礎上，最終形成語義關聯聚合的數據供用戶應用層使用。在上述映射關聯過程中，4種不同維度的語義關聯比較重要。其中同一關聯主要指具有類似特征、屬性或內涵的分布異構資源的關聯，相關關聯主要指存在因果、邏輯等關系資源的關聯，等級隸屬關聯主要指從屬于相同類別、學科或者主體等關系的關聯，間接關聯主要指不同于與上述三種關聯形式，且需要通過語義處理或者計算機模擬的關聯[27]。此外，可視化的展示在數字資源的揭示中已經被經常使用，可視化可以更加直觀形象的揭示不同來源的信息聚合情況，有利于用戶進一步發現需要的相關信息，更好的提升圖書館各類資源的利用效率。

34用戶應用層

在經過對視覺資源庫和其他各類數據資源的描述、語義關聯聚合后，我們可以構建面向用戶的應用界面，提供移動視覺搜索服務，以滿足用戶在移動環境下，以圖像輸入為手段對館藏資源語義化的檢索查詢需求。用戶圖像輸入的接口可以和圖書館移動終端檢索界面融合，使用戶可以自行選擇傳統文本輸入或者圖像輸入，圖像輸入主要滿足一些難以用簡單文本描述的檢索需求。檢索入口的便捷性對圖書館移動視覺搜索服務的可用性極為重要，因此在設計移動視覺搜索入口時盡可能吸取以往圖書館移動服務路徑過于復雜造成用戶利用障礙的教訓，充分考慮用戶移動利用行為習慣，開放性的融入到用戶常用的APP接口。在圖像匹配方面，移動視覺搜索系統會對每一次用戶輸入的圖像及圖像中可以識別的信息與已經構建的視覺資源庫的圖像或數據進行匹配。在這一過程中，如無匹配的相關信息，系統要將用戶攝入的圖像自動納入到視覺資源庫中并利用分眾分類的方式對圖像信息進行描述和關聯聚合，通過這一循環迭代模式有效的優化視覺資源采集方式，提升視覺資源庫對用戶的針對性和可用性，構建全面豐富且動態更新的視覺資源庫。此外，在視覺資源庫檢索匹配的基礎上，系統自動將與匹配圖像相關聯的其他各類資源聚合起來，并結合對用戶個人信息的情景感知，將個性化、針對性的檢索結果輸出給用戶使用，在這一過程中可視化的工具可以幫助用戶查看資源聚合的模型，了解各種相關資源的情況。endprint

4圖書館MVS服務聚合的應用分析

圖書館移動視覺搜索服務對于移動情景非常敏感，不同應用情景下用戶對移動視覺搜索服務的內容需求有較大差別，在前期進行圖書館移動視覺搜索資源多維度語義關聯的基礎上，聚合服務的實現也變得可行。聚合服務將不同情景的圖書館移動視覺搜索需求進行了整合，方便用戶在統一的平臺和入口進行視覺搜索，提高了圖書館移動視覺搜索服務的可用性和用戶體驗的滿意度。服務聚合和資源聚合是相輔相成的，圖2顯示了圖書館移動視覺搜索聚合實現的流程，其中虛線部分代表視覺資源庫和語義關聯為核心的資源聚合，實線部分代表了移動視覺搜索服務聚合實現的流程。下面主要以電子圖書和數字人文資源的移動視覺搜索服務聚合為例進行說明。

圖2圖書館MVS服務聚合實現流程

電子圖書和數字人文資源是圖書館移動視覺搜索服務的重要應用領域，資源的建設是服務實現的前提，上圖的虛線部分主要從館員自建、眾包建設和系統自動采集（如前34所述）3個途徑收集電子圖書和數字人文項目的視覺資料來構建視覺資源庫，通過館員專業標注和分眾聚類兩種方式對視覺資源庫進行數據加工提取，并在此基礎上和館藏OPAC、圖像視頻數據庫、移動電子圖書以及數字人文資源等通過語義關聯實現多維度的資源聚合。

在電子圖書和數字人文資源的移動視覺搜索具體服務過程中，如上圖實線部分所示，用戶在一定移動情景下，由于需要了解某本無法外借圖書是否有電子圖書可供閱讀，或者需要檢索圖書館推薦的有關某位專家學者的電子圖書或視頻資料是否可供利用，或者對圖書館展示的某個人文資源想有更深層的了解，即可以通過手機等移動終端的統一檢索入口，攝入某本圖書的封面、某位專家的圖像或者某個人文資源的圖片，移動視覺搜索系統將攝入的圖像與視覺資源庫中的圖像信息進行匹配，或者通過識別圖像中的文本信息與視覺資源庫中的元數據進行匹配，將匹配到與圖像元數據有語義關聯的所有電子圖書資源、數字人文資源、OPAC書目或其它視頻圖像資源檢索出來，同時在這一過程中結合用戶的個性化信息，返回針對性、個性化的檢索結果給用戶使用，實現基于語義關聯的圖書館移動視覺搜索的個性化聚合服務。圖書館移動視覺搜索服務提供過程中，移動視覺搜索入口的便捷性和視覺資源庫的快速自動動態更新十分重要，兩者對用戶的采用意愿、使用體驗等有著較為直接的影響。

5結語

圖書館移動視覺搜索服務是移動互聯網時代圖書館更好的切入用戶利用場景和促進圖書館各種資源開發利用的有效措施。要使不同情境下的移動視覺搜索服務成為現實，必須構建語義關聯的移動視覺資源多維度聚合體系，在這一過程中以視覺資源庫為中心的多種異構圖書館資源的語義關聯十分重要，在此基礎上的移動視覺搜索服務要重視統一的視覺搜索入口建設和以分眾分類為主要手段的視覺資源庫動態更新，這些是圖書館移動視覺搜索服務成功實施的重要基礎。

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（本文責任編輯：孫國雷）endprint