基于多视图特征投影与合成解析字典学习的图像分类

针对目前存在的合成解析字典学习方法不能有效地消除同类样本之间的差异性和忽略了不同特征对分类的不同影响的问题,提出了一种基于多视图特征投影与合成解析字典学习（MFPSDL）的图像分类方法。首先,在合成解析字典学习过程中为每种特征学习不同的特征投影矩阵,减小了类内样本间的差异对识别带来的影响;其次,对合成解析字典添加鉴别性的约束,使得同类样本具有相似的稀疏表示系数;最后通过为不同类型的特征学习权重,充分地融合多种特征。在公开人脸数据库（LFW）和手写体识别数据库（MNIST）上进行多项对比实验,MFPSDL方法在LFW和MNIST数据库上的训练时间分别为61.236 s和52.281 s,MFPSDL方法相比Fisher鉴别字典学习（FDDL）、类别一致的K奇异值分解（LC-KSVD）、字典对学习（DPL）等字典学习方法,在LFW和MNIST上的识别率提高了至少2.15和2.08个百分点。实验结果表明,所提方法在保证较低的时间复杂度的同时,获得了更好的识别效果,适用于图像分类。     

Gabor特征集结合判别式字典学习的稀疏表示图像识别

稀疏编码中字典的选择无论对图像重建还是模式分类都有重要影响,为此提出Gabor特征集结合判别式字典学习的稀疏表示图像识别算法.考虑到Gabor局部特征对光照、表情和姿态等变化的鲁棒性,首先提取图像对应不同方向、不同尺度的多个Gabor特征;然后将降维的增广Gabor特征矩阵作为初始特征字典,通过对该字典的学习得到字典原子对应类别标签的新结构化字典,新字典中特定类的子字典对相关的类具有好的表示能力,同时应用Fisher判别约束编码系数,使它们具有小的类内散度和大的类间散度;最后同时用具有判别性的重构误差和编码系数来进行模式分类.基于3个数据库的实验结果表明本文方法具有可行性和有效性.     

一种监督降维的OP-LASRC算法在行为识别中的应用*

针对大数据的人体行为识别时实时性差和识别率低的问题,提出了优化投影对线性近似稀疏表示分类(OP-LASRC)的监督降维算法。OP-LASRC将高维的行为数据优化投影到低维空间,与线性近似稀疏表示(LASCR)快速分类算法相结合应用大数据的人体行为识别。首先利用LASCR的残差计算规律设计OP-LASRC算法,实现监督降维;利用线性正交投影缩减高维数据的维度,投影时减小训练样本的本类重构残差及增大类间重构残差,从而保留训练样本的类别特征。然后,对降维后的行为数据,利用LASCR算法进行分类;用L2范数估算稀疏系数,选出前k个最大的稀疏系数对应的训练样本,缩减训练样本库后用L1范数最小化和残差最小化计算得到识别结果,从识别率、鲁棒性、执行时间三个方评价此方法,在KTH行为数据库上进行实验测试。实验表明：OP-LASRC监督降维后,LASRC在分类时不仅识别率高达96.5%,执行时间比同类算法短,而且保证了强鲁棒性,证明了OP-LASRC能完美匹配LASCR算法用于行为识别,这为大数据的行为识别提供了一种新的思路。     

融合Gabor特征与投影字典对学习的人脸识别算法

为了获得更好的人脸特征,有效地提高算法的识别率,提出了一种联合Gabor特征与投影字典对学习的人脸识别算法G-DPL。算法使用Gabor小波提取人脸图像的局部特征,对特征向量使用PCA与LDA的方法进行降维。将投影字典对学习算法与降维后的Gabor特征融合,然后进行分类识别。提出的G-DPL算法在ORL库上整体识别率达到99.00%,特征维数为39维。在AR库上识别率达到96.14%,特征维数为99维。提出的G-DPL算法在占用较少空间的同时能够获得更高的识别率,对实际应用具有一定的参考价值。     

基于张量的KFLD-SIFT与RVM模糊积分融合的人体行为识别方法

针对人体行为识别领域中视频序列的大样本及多特征问题,提出一种基于张量的核Fisher非线性鉴别(KFLD)-尺度不变特征变换(SIFT)与相关向量机(RVM)模糊积分融合的人体行为识别方法.该方法首先通过预处理视频序列得到二值视频,并采用三阶张量表示.然后针对大样本特征提出KFLD-SIFT局部特征提取算法,对不同初始尺度下的关键点周围的多特征降维,同时提出RVM模糊积分融合算法进行行为分类.最后应用4种经典评价指标及计算得到的平均识别率对比分析文中方法与其他相关方法的识别效果,数据采用KTH人体行为数据库中的视频,并采用三重交叉方法验证和测试.实验表明文中方法对多种行为取得较好的识别效果,平均识别率比其他主流方法至少提高2.3%.     

L_(2,1)范数正则化的不相关判别分析及其在人脸识别中的应用

对高维数据降维并选取有效特征对分类起着关键作用。针对人脸识别中存在的高维和小样本问题,从特征选取和子空间学习入手,提出了一种L_(2,1)范数正则化的不相关判别分析算法。该算法首先对训练样本矩阵进行奇异值分解;然后通过一系列变换,将原非线性的Fisher鉴别准则函数转化为线性模型;最后加入L_(2,1)范数惩罚项进行求解,得到一组最佳鉴别矢量。将训练样本和测试样本投影到该低维子空间中,利用最近欧氏距离分类器进行分类。由于加入了L_(2,1)范数惩罚项,该算法能使特征选取和子空间学习同时进行,有效改善识别性能。在ORL、YaleB及PIE人脸库上的实验结果表明,算法在有效降维的同时能进一步提高鉴别能力。     

结合Gabor特征和自适应加权Fisher准则的人脸识别

在基于Fisher准则的字典学习算法中,初始字典的选取和目标函数的构建,严重影响字典学习的效果。为了减少初始字典的影响,提高算法的表达和判别能力。提出了一种结合Gabor特征和自适应加权Fisher准则的人脸识别算法。该算法首先采用Gabor滤波器提取人脸特征,将提取到的Gabor人脸特征作为人脸训练集;通过添加遗忘函数和根据样本间的距离对训练样本自适应加权,改进Fisher准则字典学习算法;利用测试样本编码系数的误差进行识别。在人脸库上的实验表明,算法不仅能很好地提取图像的特征信息,而且可以有效地提高人脸识别率。     

结合区域HOF和字典学习的人体行为识别方法

为辅助老人看护,提出一种基于视频的人体行为识别方法。首先,采用AMBER方法检测视频中的运动目标,粗定位行为感兴趣区域;然后,提取行为感兴趣区域各像素点的光流,构建归一化的光流方向直方图（histograms of oriented optical flow,HOF）,用于描述人体行为;最后,采用在线字典学习方法进行训练和测试,在训练阶段寻找最优的字典和稀疏矩阵,在测试阶段依据稀疏性分类不同特征。在国际上通用的ADL人体行为数据库上的仿真实验结果表明,采用本文方法进行人体行为识别的识别率高,且不同人体行为之间的分类混淆率低。     

基于Fisher准则字典学习的压缩感知人脸识别算法

稀疏表示人脸识别算法在字典构造时易丢失大量分类信息且L1范数最小化计算量较大.针对此问题,提出一种基于Fisher准则字典学习和最小二乘法的压缩感知人脸识别算法.该算法首先由Fisher判别准则对训练样本训练得到字典;然后通过最小二乘法解L2范数最小化问题,得到人脸在该字典上的编码系数;最后结合各类别重构误差和编码系数对人脸分类.在公共人脸库上的测试结果表明,文中算法有较高的识别率,并有效提高识别速度.     

基于降维字典的L2范数人脸识别方法研究

基于稀疏表示的人脸识别算法具有良好的识别效果,然而工作机制并不明确.因此,在研究SRC的方法和L1范数作用基础上,提出了一种结合降维字典和L2范数求解的分类方法.利用PCA技术对原始字典进行改进,有效降低原始字典的维数,降低求解系数向量的复杂性;利用L2范数快速计算的特点,加快人脸识别速度,提高系统的鲁棒性和识别率.在Yale B和ORL数据库上的实验结果表明了该方法的有效性.     

Sparse Representation Based Fisher Discrimination Dictionary Learning for Image Classification

The employed dictionary plays an important role in sparse representation or sparse coding based image reconstruction and classification, while learning dictionaries from the training data has led to state-of-the-art results in image classification tasks. However, many dictionary learning models exploit only the discriminative information in either the representation coefficients or the representation residual, which limits their performance. In this paper we present a novel dictionary learning method based on the Fisher discrimination criterion. A structured dictionary, whose atoms have correspondences to the subject class labels, is learned, with which not only the representation residual can be used to distinguish different classes, but also the representation coefficients have small within-class scatter and big between-class scatter. The classification scheme associated with the proposed Fisher discrimination dictionary learning (FDDL) model is consequently presented by exploiting the discriminative information in both the representation residual and the representation coefficients. The proposed FDDL model is extensively evaluated on various image datasets, and it shows superior performance to many state-of-the-art dictionary learning methods in a variety of classification tasks.     

基于字典学习的正则化鲁棒稀疏表示肿瘤细胞图像识别

针对胃黏膜肿瘤细胞图像的高维性及复杂性的特点,为了提高稀疏表示图像识别的鲁棒性,提出了一种基于字典学习的正则化鲁棒稀疏表示（RRC）肿瘤细胞图像识别方法。该方法首先将所有的原始染色肿瘤细胞图像转化为灰度图像;然后利用具有Fisher判别约束的字典学习（FDDL）方法对肿瘤细胞图像训练样本的全局特征进行字典学习,得到具有类别标签的结构化字典;最后将具有判别性的新字典用于RRC模型进行分类识别。RRC模型是基于最大后验概率准则,将稀疏保真度表示为余项的最大后验概率函数,最终识别问题转化为求解正则化加权范数的优化逼近问题。将提出的识别方法应用于肿瘤细胞图像的最高识别率为92.4%,表明该方法能够有效地实现肿瘤细胞图像的分类。     

结构化低秩字典学习的人脸识别

目的 现实中采集到的人脸图像通常受到光照、遮挡等环境因素的影响,使得同一类的人脸图像具有不同程度的差异性,不同类的人脸图像又具有不同程度的相似性,这极大地影响了人脸识别的准确性。为了解决上述问题对人脸识别造成的影响,在低秩矩阵恢复理论的基础上提出了具有识别力的结构化低秩字典学习的人脸识别算法。方法 该算法基于训练样本的标签信息将低秩正则化以及结构化稀疏同时引入到学习的具有识别力的字典上。在字典学习过程中,首先利用样本的重建误差约束样本与字典之间的关系;其次将Fisher准则应用到稀疏编码过程中,使其编码系数具有识别能力;由于训练样本中的噪声信息会影响字典的识别力,所以在低秩矩阵恢复理论的基础上将低秩正则化应用到字典学习过程中;接着,在字典学习过程中加入了结构化稀疏使其不丢失结构信息以保证对样本进行最优分类;最后再利用误差重构法对测试样本进行分类识别。结果 本文算法在AR以及ORL人脸数据库上分别进行了实验仿真。在AR人脸数据库中,为了分析样本不同维数对实验结果造成的影响,选取了第一时期拍摄的每人6幅图像,包括1幅围巾遮挡,2幅墨镜遮挡以及3幅脸部表情变化以及光照变化（未被遮挡）的图像作为训练样本,同时选取相同组合的样本图像作为测试样本,无论哪种方法,图像的维度越高识别率越高。对比SRC （sparse representation based on classification）算法与DKSVD （discriminative K-means singular value decomposition）算法的识别率可知,DKSVD算法通过字典学习减缓了训练样本中的不确定因素对识别结果的影响;对比DLRD_SR （discriminative low-rank dictionary learning for sparse representation）算法与FDDL （Fisher discriminative dictionary learning）算法的识别率可知,当图像有遮挡等噪声信息存在时,字典低秩化可以提高至少5.8%的识别率;对比本文算法与DLRD_SR算法可知,在字典学习的过程中加入Fisher准则后识别率显著提高,同时理想稀疏值能保证对样本进行最优的分类。当样本图像的维度达到500维时人脸图像在有围巾、墨镜遮挡的情况下识别率可达到85.2%;其中墨镜和围巾的遮挡程度分别可以看成是人脸图像的20%和40%,为了验证本文算法在不同脸部表情变化、光照改变以及遮挡情况下的有效性,根据训练样本的具体图像组合情况进行实验。无论哪种样本图像组合,本文算法在有遮挡存在的样本识别中具有显著优势。在训练样本只包含脸部表情变化、光照变化以及墨镜遮挡图像的情况下,本文算法的识别率高于其他算法至少2.7%,在训练样本只包含脸部表情变化、光照变化以及围巾遮挡图像的情况下,本文算法的识别率高于其他算法至少3.6%,在训练样本包含脸部表情变化、光照变化、围巾遮挡以及墨镜遮挡图像的情况下,其识别率高于其他算法至少1.9%。在ORL人脸数据库中,人脸图像在无遮挡的情况下识别率达到95.2%,稍低于FDDL算法的识别率;在随机块遮挡程度达到20%时,相比较于SRC算法、DKSVD算法、FDDL算法以及DLRD_SR算法,本文算法的识别率最高;当随机块遮挡程度达到50%时,以上算法的识别率均不高,但本文算法的其识别率仍然最高。结论 本文算法在人脸图像受到遮挡等因素的影响时具有一定的鲁棒性,实验结果表明该算法在人脸识别方面具有可行性。     

融合字典学习的小样本人脸鉴别

基于稀疏表示的人脸鉴别方法通过提高字典的判别力来提高识别准确率,本文针对小样本训练,提出一种新的融合字典学习方法.首先利用Fisher判别准则及LBP金字塔进行数据预处理;其次提出新的融合字典学习模型,该模型由公共字典、类别特色字典及扰动字典三部分构成,分别提取数据共性、不同类别数据的特殊性以及异常情况下的数据扰动性;最后根据融合字典模型提出一种新的分类器,并在AR、YALE、CMU-PIE、LFW人脸数据库进行实验,结果表明本文算法具有更高的识别率和有效性.     

基于多任务联合判别稀疏表示的人脸识别

针对人脸识别中由于姿态、光照及噪声等影响造成的识别率不高的问题,提出一种基于多任务联合判别稀疏表示的人脸识别方法。首先提取人脸的局部二值特征,并基于多个特征建立一个联合分类误差与表示误差的过完备字典学习目标函数。然后,使用一种多任务联合判别字典学习方法,将多任务联合判别字典与最优线性分类器参数联合学习,得到具有良好表征和鉴别能力的字典及相应的分类器,进而提高人脸识别效果。实验结果表明,所提方法相比其他稀疏人脸识别方法具有更好的识别性能。     

稀疏综合字典学习的小样本人脸识别

传统以字典学习为基础的小样本人脸识别方法存在字典低辨别性、弱鲁棒性等缺点,对此,本文提出稀疏综合字典学习模型。该模型有效利用和生成人脸变化,以镜像原理及Fisher准则扩充训练样本多样性,通过构造混合特色字典、扩充干扰字典以及低秩字典原子,提取不同类别数据之间的共性、特殊性和异常情况,从而提高算法识别率以及对表情变化、姿态变化、遮挡等异常情况的处理能力。在AR、YALEB、LFW等人脸数据库进行仿真实验,实验结果验证了算法的有效性和可行性。     

Fisher准则下面向判别性特征的字典学习方法及其组织病理图像分类研究

针对当前面向组织病理图像特征提取的字典学习方法中存在着学习的无病字典与有病字典相似程度高,判别性弱的问题,本文提出一种新的面向判别性特征字典学习方法（Discriminative feature-oriented dictionary learning based on Fisher criterion,FCDFDL）.该方法基于Fisher准则构造目标函数的惩罚项,最小化学习字典的类内距离与最大化学习字典的类间距离,大大降低无病字典与有病字典间的相似性.同时,优化学习字典对同类样本的重构性能,并约束学习字典对非同类样本的重构性能.然后,利用本文学习的无病与有病字典对测试样本进行稀疏表示,采用重构误差向量的统计量构造分类器.最后,分别在ADL数据集与BreaKHis数据集上验证了本文方法的有效性.实验结果表明,本文学习字典的判别性更强,获得了更优的分类性能.     

基于Fisher准则和特征聚类的特征选择

特征选择是机器学习和模式识别等领域的重要问题之一。针对高维数据，提出了一种基于Fisher准则和特征聚类的特征选择方法。首先基于Fisher准则，预选出鉴别性能较强的特征子集，然后在预选所得到的特征子集上对特征进行分层聚类，从而最终达到去除不相关和冗余特征的目的。实验结果表明该方法是一种有效的特征选择方法。     

基于层次结构化字典学习的人脸表情识别*

针对传统稀疏表示方法构建的字典不具备判别性的问题,以K-SVD算法为基础,对判别字典的构建和分类求解进行了研究,提出一种基于层次结构化字典学习的表情识别方法。先将训练样本切割出眼眉、脸颊和嘴三部分,对分割的各部分利用K-SVD算法得到块字典向量,再用层次分析法的权重赋值方法求块字典向量的权重值,构成各类子字典。将所有的子字典进行联合,用结构化字典学习算法求解。测试样本的归类取决于求解结果重构的效果。在JAFFE和CK表情库上的实验表明,该算法在保证了字典判别性的同时,也达到了较高的识别率。