基于低秩稀疏分解优化的图像标签完备

大量上传的网络图像因用户语义标注的随意性,造成了图像标签的不完备,大大降低了图像检索的效率.低秩稀疏是一种有效降低数据噪声的方法.为提高图像语义标签完备的准确度,提出一种基于低秩稀疏分解优化(LRSDO)的图像标签完备方法.首先结合待完备图像的视觉特征和语义搜索其近邻图像集;然后通过低秩稀疏分解模型获得其视觉特征与语义之间的映射关系,并以此预测该图像的候选标签;最后使用面向个体的标签共现频率方法对候选标签进行去噪优化,进而实现对其更加准确的自动图像标签完备.在基准数据集Corel5K和真实数据集Flickr30Concepts上进行了实验,结果表明,该方法在图像标签完备的平均准确率,平均召回率和覆盖率上均表现出更优的性能.     

基于干净数据的流形正则化非负矩阵分解

现有的非负矩阵分解（NMF）算法往往基于欧氏距离来设计目标函数,对噪声比较敏感。为了增强算法的鲁棒性,提出一种基于干净数据的流形正则化非负矩阵分解（MRNMF/CD）算法。在MRNMF/CD算法中,把低秩约束、流形正则化和NMF技术无缝地融为一体,使算法性能较为优异。首先,通过添加低秩约束,MRNMF/CD可以从噪声数据中恢复干净数据,并获得数据的全局结构;其次,为了利用数据的局部几何结构信息,MRNMF/CD把流形正则化融入目标函数中。此外,还提出了一种求解MRNMF/CD的迭代算法,并从理论上分析了该求解算法的收敛性。在ORL、Yale和COIL20数据集上的实验结果表明,MRNMF/CD算法比现有的k-means、主成分分析（PCA）、NMF和图正则化非负矩阵分解（GNMF）算法具有更好的识别准确性。     

利用Capped核范数正则化的人体运动捕获数据恢复

结合人体运动数据的低秩性、噪声稀疏性和时序稳定性,将人体运动捕获数据恢复问题建模为低秩矩阵填充问题.不同于传统方法采用核范数作为矩阵秩函数的凸松弛,引入了非凸的矩阵Capped核范数(CaNN).首先,建立基于CaNN正则化的人体运动捕获数据恢复模型;其次,利用交替方向乘子法,结合截断参数自适应学习与(逆)离散余弦傅里叶变换对模型进行快速求解;最后,在CMU数据集和HDM05数据集上,将CaNN模型与经典的TSMC,TrNN,IRNN-Lp和TSPN模型进行对比实验.恢复误差和视觉效果比较结果表明,CaNN能够有效地对失真数据进行恢复,且恢复后的运动序列与真实运动序列逼近度较高.     

丰富图像标签的正则化非负矩阵分解方法

目的 随着Web2.0技术的进步,以用户生成内容为中心的社交网站蓬勃发展,也使得基于图像标签的图像检索技术越来越重要。但是,由于用户标注时的随意性和个性化,导致用户提交的图像标签不够完备,降低了图像检索的准确性。方法 针对这一问题,提出一种正则化的非负矩阵分解方法来丰富图像欠完备的标签,提高图像标签的完备性。利用非负矩阵分解的方法将原始的标签-图像矩阵投影到潜在的低秩空间里消除噪声,同时利用图像的类内视觉离散度作为正则化项提高消除噪声、丰富标签的效果。结果 利用从社交网站Flickr上下载的大量社交图像进行对比实验,验证了本文方法对丰富图像标签的有效性。通过对比目前流行的优化算法,本文算法获得较高的性能提升,算法平均准确度提高了12.3%。结论 将图像类内视觉离散度作为正则化项的非负矩阵分解算法,能较好地丰富社交图像的标签,解决网络图像标签的欠完备问题。     

基于L21范数的非负低秩图嵌入算法

现有的非负矩阵分解方法直接在原始高维图像数据集上计算低维表示,同时存在对噪声数据、噪声标签、不可靠图敏感及鲁棒性较差的缺点.为了解决上述问题,文中提出基于L21范数的非负低秩图嵌入算法(NLGEL21),同时考虑原始数据集的有效低秩结构和几何信息.在图嵌入和数据重构函数中引入L21范数,进一步提高鲁棒性,并给出求解NLGEL21的乘性迭代公式和收敛性证明.在ORL、CMU PIE、YaleB人脸数据库上的实验验证NLGEL21的优越性.     

基于矩阵填充的众包学习模型研究

本文提出一种鲁棒低秩近似算法(ROLA)来学习标注者之间潜在的相似性,进而解决标注数据集中的噪声。ROLA通过构造一个低秩矩阵模型,来捕获标签中的潜在相关信息,与问题的潜在特征向量。实验结果表明,ROLA在四个数据集上的准确率最高。并且与现有算法相比,在优化时间上也存在相应优势。     

图正则化稀疏判别非负矩阵分解

非负矩阵分解是一种流行的数据表示方法,利用图正则化约束能有效地揭示数据之间的局部流形结构。为了更好地提取图像特征,给出了一种基于图正则化的稀疏判别非负矩阵分解算法（graph regularization sparse discriminant non-negative matrix factorization,GSDNMF-L_2,1）。利用同类样本之间的稀疏线性表示来构建对应的图及权矩阵;以L_2,1范数进行稀疏性约束;以最大间距准则为优化目标函数,利用数据集的标签信息来保持数据样本之间的流形结构和特征的判别性,并给出了算法的迭代更新规则。在若干图像数据集上的实验表明,GSDNMF-L_2,1在特征提取方面的分类精度优于各对比算法。     

拉普拉斯正则化双曲正切低秩子空间聚类算法

传统的低秩表示模型LRR对高维数据聚类精确度低,针对这一情况提出一种基于拉普拉斯正则化双曲正切函数低秩子空间聚类算法(LRHT-LRSC).该算法利用双曲正切函数代替核范数以便更紧凑地逼近秩函数,并利用拉普拉斯正则项刻画数据本身的几何结构,提高了数据聚类的准确率;然后构建数据样本的系数矩阵和相似矩阵;最后利用谱聚类方法得到最终的聚类结果.在合成数据集、真实数据集ExtendedYaleB和Hopkins155上的对比实验结果表明,LRHT-LRSC能够提高聚类的准确率和鲁棒性.     

非负局部约束低秩子空间聚类算法

在低秩表示算法的基础上,提出了一个新模型。新模型构建了揭示数据内在特征联系的亲和度图以实现聚类任务。首先,根据矩阵分解原理对原始数据重新生成数据字典,在算法初始输入时筛除部分噪声。其次,利用数据间的稀疏性加强局部约束,为给定的数据向量构建非负低秩亲和度图。亲和度图中边的权重由非负低秩稀疏系数矩阵获得,系数矩阵通过每个数据样本作为其他数据样本的线性组合完成构建,如此获得的亲和度图显示了数据的子空间结构,同时表现局部线性结构。与现存的子空间算法相比,非负局部约束低秩子空间算法在聚类效果上有明显的提升。     

基于自适应稀疏邻域重构的无监督主动学习算法

在很多信息处理任务中,人们容易获得大量的无标签样本,但对样本进行标注是非常费时和费力的。作为机器学习领域中一种重要的学习方法,主动学习通过选择最有信息量的样本进行标注,减少了人工标注的代价。然而,现有的大多数主动学习算法都是基于分类器的监督学习方法,这类算法并不适用于无任何标签信息的样本选择。针对这个问题,借鉴最优实验设计的算法思想,结合自适应稀疏邻域重构理论,提出基于自适应稀疏邻域重构的主动学习算法。该算法可以根据数据集各区域的不同分布自适应地选择邻域规模,同步完成邻域点的搜寻和重构系数的计算,能在无任何标签信息的情况下较好地选择最能代表样本集分布结构的样本。基于人工合成数据集和真实数据集的实验表明,在同等标注代价下,基于自适应稀疏邻域重构的主动学习算法在分类精度和鲁棒性上具有较高的性能。     

Separate or joint? Estimation of multiple labels from crowdsourced annotations

Artificial intelligence techniques aimed at more naturally simulating human comprehension fit the paradigm of multi-label classification. Generally, an enormous amount of high-quality multi-label data is needed to form a multi-label classifier. The creation of such datasets is usually expensive and time-consuming. A lower cost way to obtain multi-label datasets for use with such comprehension–simulation techniques is to use noisy crowdsourced annotations. We propose incorporating label dependency into the label-generation process to estimate the multiple true labels for each instance given crowdsourced multi-label annotations. Three statistical quality control models based on the work of Dawid and Skene are proposed. The label-dependent DS (D-DS) model simply incorporates dependency relationships among all labels. The label pairwise DS (P-DS) model groups labels into pairs to prevent interference from uncorrelated labels. The Bayesian network label-dependent DS (ND-DS) model compactly represents label dependency using conditional independence properties to overcome the data sparsity problem. Results of two experiments, “affect annotation for lines in story” and “intention annotation for tweets”, show that (1) the ND-DS model most effectively handles the multi-label estimation problem with annotations provided by only about five workers per instance and that (2) the P-DS model is best if there are pairwise comparison relationships among the labels. To sum up, flexibly using label dependency to obtain multi-label datasets is a promising way to reduce the cost of data collection for future applications with minimal degradation in the quality of the results.     

基于非负矩阵分解与稀疏表示的多标签分类算法

传统的多标签分类算法是以二值标签预测为基础的,而二值标签由于仅能指示数据是否具有相关类别,所含语义信息较少,无法充分表示标签语义信息。为充分挖掘标签空间的语义信息,提出了一种基于非负矩阵分解和稀疏表示的多标签分类算法（MLNS）。该算法结合非负矩阵分解与稀疏表示技术,将数据的二值标签转化为实值标签,从而丰富标签语义信息并提升分类效果。首先,对标签空间进行非负矩阵分解以获得标签潜在语义空间,并将标签潜在语义空间与原始特征空间结合以形成新的特征空间;然后,对此特征空间进行稀疏编码来获得样本间的全局相似关系;最后,利用该相似关系重构二值标签向量,从而实现二值标签与实值标签的转化。在5个标准多标签数据集和5个评价指标上将所提算法与MLBGM、ML²、LIFT和MLRWKNN等算法进行对比。实验结果表明,所提MLNS在多标签分类中优于对比的多标签分类算法,在50%的案例中排名第一,在76%的案例中排名前二,在全部的案例中排名前三。     

自适应图正则化的低秩非负矩阵分解算法

图正则化(nonnegative matrix factorization,NMF)算法(graph regularization nonnegative matrix factorization,GNMF)仍存在一些不足之处:GNMF算法并没有考虑数据的低秩结构;在GNMF算法中,其拉普拉斯图是使用K近邻(K nea...     

特征特定标记关联挖掘的类属属性学习

在多标记分类中,某个标记可能只由其自身的某些特有属性决定,这些特定属性称之为类属属性利用类属属性进行多标记分类,可以有效避免某些无用特征影响构建分类模型的性能然而类属属性算法仅从标记角度去提取重要特征,而忽略了从特征角度去提取重要标记事实上,如果能从特征角度提前关注某些标记,更容易获取这些标记的特有属性基于此,提出了一...     

基于自适应多尺度图卷积网络的多标签图像识别

利用一阶谱图卷积探索类别标签间关系是目前多标签图像识别常用的手段,但是,较多的图卷积层数易出现过度平滑现象,使得该方法存在局限性.为此,提出一种基于自适应多尺度图卷积网络的多标签图像识别方法,主要思路为:采用块Krylov子空间形式的谱图卷积来挖掘类别标签间的相关性,在每个图卷积层中拼接多尺度信息并扩展到深层结构,并在自适应标签关系图模块所构建的关系图上学习分类器,从而更加有效地进行多标签图像识别.通过两个公开数据集PASCAL VOC 2007和MS-COCO 2014上的实验结果验证了所提出方法的有效性.     

基于正则化的半监督弱标签分类方法

针对多标签学习中实例标签的缺失补全和预测问题,本文提出一种基于正则化的半监督弱标签分类方法(简称SWCMR),方法同时兼顾实例相似性和标签相关性.SWCMR首先根据标签相关性对弱标签实例的缺失标签进行初步预估,然后利用弱标签实例和无标签实例构造邻域图,从实例相似性和标签相关性角度构建基于平滑性假设的正则化项,接下来利用预估后的弱标签实例结合无标签实例训练半监督弱标签分类模型.在多种公共多标签数据集上的实验结果表明,SWCMR提高了分类性能,尤其是标签信息较少时,分类效果提升更显著.     

融合标签关系的法律文本多标签分类方法

随着大数据技术的快速发展,多标签文本分类在司法领域也催生出诸多应用.在法律文本中通常存在多个要素标签,标签之间往往具有相互依赖性或相关性,准确识别这些标签需要多标签分类方法的支持.因此,文中提出融合标签关系的法律文本多标签分类方法.方法构建标签的共现矩阵,利用图卷积网络捕捉标签之间的依赖关系,并结合标签注意力机制,计算法律文本和标签每个词的相关程度,得到特定标签的法律文本语义表示.最后,融合标签图构建的依赖关系和特定标签的法律文本语义表示,对文本进行综合表示,实现文本的多标签分类.在法律数据集上的实验表明,文中方法获得较好的分类精度和稳定性.     

含缺失标签的大规模多标签分类算法

在对大规模多标签数据进行人工标注时极易产生标签的缺失。现有算法大多利用被所有实例共享的全局标签相关性来解决该问题,即对不同实例而言,标签之间的相关性是相同的。然而在实际应用中,不同实例的标签相关性并非完全相同,此时采用局部方式获取的标签相关性将更加准确。因此,本文提出一种基于局部标签相关性的解决方法。该方法利用局部标签相关性来恢复缺失标签,利用低秩矩阵分解技术来构造适用于大规模数据的分类器。此外,为了加快模型的训练,该方法将这两个过程融合到一个统一的框架中,并采用迭代优化的方式进行求解。大量实验结果表明,该方法在预测准确度上至少比现有算法高2个百分点,在训练速度上至少提升5个百分点。     

Multi-label feature selection based on manifold regularization and imbalance ratio

The dimension of data in the domain of multi-label learning is usually high, which makes the calculation cost very high. As an important data dimension reduction technology, feature selection has attracted the attention of many researchers. And the imbalance of data labels is also one of the factors that perplex multi-label learning. To tackle these problems, we propose a new multi-label feature selection algorithm named IMRFS, which combines manifold learning and label imbalance. Firstly, in order to keep the manifold structure between samples, the Laplacian graph is used to construct the manifold regularization. In addition, the local manifold structure of each label is considered to find the correlation between labels. And the imbalance distribution of labels is also considered, which is embedded into the manifold structure of labels. Furthermore, in order to ensure the robustness and sparsity of the IMRFS method, the L_2,1-norm is applied to loss function and sparse regularization term simultaneously. Then, we adopt an iterative strategy to optimize the objective function of IMRFS. Finally, comparison results on multiple datasets show the effectiveness of IMRFS method.

     

Clustered intrinsic label correlations for multi-label classification

Currently a consensus on multi-label classification is to exploit label correlations for performance improvement. Many approaches build one classifier for each label based on the one-versus-all strategy, and integrate classifiers by enforcing a regularization term on the global weights to exploit label correlations. However, this strategy might be suboptimal since it may be only part of the global weights that support the assumption. This paper proposes clustered intrinsic label correlations for multi-label classification (CILC), which extends traditional support vector machine to the multi-label setting. The predictive function of each classifier consists of two components: one component is the common information among all labels, and the other component is a label-specific one which highly depends on the corresponding label. The label-specific one representing the intrinsic label correlations is regularized by clustered structure assumption. The appealing features of the proposed method are that it separates the common information and the label-specific information of the labels and utilizes clustered structures among labels represented by the label-specific parts. The practical multi-label classification problems can be directly solved by the proposed CILC method, such as text categorization, image annotation and sentiment analysis. Experiments across five data sets validate the effectiveness of CILC, compared with six well-established multi-label classification algorithms.