基于拉普拉斯非负稀疏编码的图像分类

针对复杂背景下的图像分类问题,结合非负稀疏编码和局部保持投影算法,提出一种拉普拉斯正则化非负稀疏编码算法。相比于已有的稀疏编码算法,该算法不仅能更好地模拟哺乳动物初级视觉系统主视皮层V1区简单细胞感受野的行为,同时也可使相似的特征经过编码后仍然相似,从而保证特征度量的一致性。将该算法与空间金字塔匹配模型相结合应用于图像分类,在多个图像数据库上的实验结果表明,该算法具有较高的分类精度。     

结合Fisher判别分析和稀疏编码的图像场景分类

视觉词典法是当前广泛使用的一种图像表示方法,针对传统视觉词典法存在的表示误差大、空间信息丢失以及判别性弱等问题,提出一种基于Fisher判别稀疏编码的图像场景分类算法.首先利用近邻视觉词汇重构局部特征点,构建局部特征点的非负稀疏局部线性编码,从而有效地利用图像的空间信息;然后在非负稀疏局部线性编码的基础上引入Fisher判别约束准则,构建基于Fisher判别约束的非负稀疏局部线性编码模型,以获得图像的判别稀疏向量表示,增强图像稀疏表示的判别性;最后结合支持向量机(SVM)分类器实现场景分类.实验结果表明,该算法提高了图像稀疏表示的特征分类能力以及分类性能,更有利于场景分类任务.     

一种改进的非负稀疏编码图像编码方案

稀疏编码就是对人类等哺乳动物视觉系统主视皮层强大图像编码能力的成功模拟,具有自适应性,且得到的图像基具有空间的局部性、方向性和频域的带通性。在稀疏编码基础上发展而来的非负稀疏编码,克服了特征间的相互抵消现象,编码性能更为优越。而利用经验模态分解技术加入图像结构信息的非负稀疏编码方法,在兼顾非负稀疏编码特性的基础上能更好地体现图像的结构性特征。本文提出了基于图像基的图像压缩方法,把这种改进的非负稀疏编码算法用于图像压缩,在保证较好图像解码质量的情况下,获得了理想的压缩比。     

基于邻近交替线性化的稀疏非负矩阵分解算法

结合稀疏约束与邻近交替线性化(PALM),提出稀疏非负矩阵分解算法(SNMF_PALM)。将非凸的平滑剪切绝对偏差函数作为稀疏正则项,获得逼近L0范数的最佳凸松弛,并利用PALM算法对非凸问题进行求解,得到SNMF_PALM算法的局部稳定最优解。在人脸数据库上将SNMF_PALM算法与SNMF、NMF算法进行实验对比,结果表明SNMF_PALM算法具有更好的聚类性能。     

基于局部非负稀疏编码的掌纹识别方法

为了更有效地提取出图像的局部特征,在传统的非负稀疏编码(Hoyer-NNSC)算法的基础上,提出了一种新的具有稀疏度约束的局部NNSC (LNNSC)算法。该算法考虑了特征基向量的稀疏度约束和特征的最大化代表性,能够得到强化的图像局部特征;同时利用拉普拉斯密度模型作为特征系数的稀疏惩罚函数,保证了图像结构的稀疏性。在特征提取的基础上,进一步利用径向基概率神经网络(RBPNN)分类器,实现了掌纹的自动识别。仿真实验结果表明,与基于非负矩阵分解(NMF)、局部非负矩阵分解(LNMF)和Hoyer-NNSC的掌纹识别方法相比,该算法在掌纹识别研究中有较高的可行性和实用性。     

基于投影梯度法的非负矩阵分解稀疏算法

文章提出了一种基于投影梯度法的非负矩阵分解稀疏算法,该算法通过引入基于投影梯度的迭代方法,来解决加向量1-范数约束以及加向量2-范数约束的非负矩阵分解问题,得到了局部最优解。通过实验表明该算法在分解时间以及基矩阵的稀疏度表达能力上优于NMF算法和SNMF算法。     

人脸识别中基于系数相似性的字典学习算法

在现有的基于稀疏表示分类算法的人脸识别中,使用通过稀疏学习得到的精简字典可以提高识别速度和精确度。metaface学习(Metaface Learning,MFL)算法在字典学习过程中没有考虑同类样本稀疏编码系数之间具有相似性的特点。为了利用这一信息来提高字典的区分性,提出了一种基于系数相似性的metaface学习(Coefficient-Simi-larity-based Metaface earning,CS-MFL)算法。CS-MFL算法的学习过程中,在更新稀疏表示系数阶段加入同类训练样本稀疏编码系数相似的约束项。为了求解包含系数相似性约束的新的最优化问题,将目标函数中的两个l2范数约束项进行合并,将原问题转化为典型l₂- l1问题进行求解。在不同的人脸库上进行实验,结果表明,提出的CS-MFL算法能够获得比MFL算法更高的识别率,说明由CS-MFL算法学习得到的字典更高效且更具区分性。     

基于改进NMFSC方法的人耳识别

针对人耳识别问题，提出了一种改进的稀疏性受限的非负矩阵因子（NMFSC）方法，通过增加一个使系数矩阵尽可能正交的约束条件来定义原目标函数，给出求解该目标函数的迭代规则，并证明迭代规则的收敛性。同时对人耳进行子区域划分，根据聚类规则对各子区域选择适当的权值，实现局部相似度到整体相似度的最佳映射。实验结果表明了该算法的优越性。     

基于非平滑非负矩阵分解语音增强

针对非负矩阵分解稀疏性不够,通过引入平滑矩阵调节字典矩阵和系数矩阵的稀疏性,提出基于非平滑非负矩阵分解语音增强算法。算法通过语音和噪声的先验字典学习构造联合字典矩阵;然后通过非平滑非负矩阵分解更新带噪语音在联合字典矩阵下的投影系数实现语音增强;同时通过滑动窗口法实时更新先验噪声字典。仿真结果表明,该算法相对非负矩阵分解语音增强算法和MMSE算法具有更好的抑制噪声能力。     

基于线性投影结构的非负矩阵分解

非负矩阵分解(Non-negative matrix factorization, NMF)是一个近年来非常流行的非负数据处理方法, 它常用于维数约减、特征提取和数据挖掘等. NMF定义中采用的数学模型基于非线性投影结构构造, 这决定了NMF降维需借助计算量很大的迭代操作来实现. 此外, 由此模型提取的NMF特征常不稀疏, 这与NMF的设计期望相差甚远. 为一并解决上述两个问题, 本文提出了一个新的模型---基于线性投影结构的NMF (Linear projection-based NMF, LPBNMF), 并构造了一个单调的LPBNMF算法. 从数学的角度看, LPBNMF可理解为实现NMF的一种特殊方式. LPBNMF降维通过线性变换来完成, 它所采用的数学模型的自身结构特点决定了由其得到的特征一定非常稀疏. 大量的比较实验表明, PBNMF的降维效率显著高于NMF, LPBNMF特征明显比NMF特征更稀疏和局部化. 最后, 基于AR人脸数据库的实验揭示, LPBNMF特征比NMF、LDA以及PCA等特征更适合于用最近邻分类法处理有遮挡人脸识别问题.     

黎曼核局部线性编码

最近的研究表明:在许多计算机视觉任务中,将对称正定矩阵表示为黎曼流形上的点能够获得更好的识别性能.然而,已有大多数算法仅由切空间局部逼近黎曼流形,不能有效地刻画样本分布.受核方法的启发,提出了一种新的黎曼核局部线性编码方法,并成功地应用于视觉分类问题.首先,借助于最近所提出的黎曼核,把对称正定矩阵映射到再生核希尔伯特空间中,通过局部线性编码理论建立稀疏编码和黎曼字典学习数学模型;其次,结合凸优化方法,给出了黎曼核局部线性编码的字典学习算法;最后,构造一个迭代更新算法优化目标函数,并且利用最近邻分类器完成测试样本的鉴别.在3个视觉分类数据集上的实验结果表明,该算法在分类精度上获得了相当大的提升.     

Structured Sparse Coding With the Group Log-regularizer for Key Frame Extraction

Key frame extraction based on sparse coding can reduce the redundancy of continuous frames and concisely express the entire video. However, how to develop a key frame extraction algorithm that can automatically extract a few frames with a low reconstruction error remains a challenge. In this paper, we propose a novel model of structured sparse-coding-based key frame extraction, wherein a nonconvex group log-regularizer is used with strong sparsity and a low reconstruction error. To automatically extract key frames, a decomposition scheme is designed to separate the sparse coefficient matrix by rows. The rows enforced by the nonconvex group log-regularizer become zero or nonzero, leading to the learning of the structured sparse coefficient matrix. To solve the nonconvex problems due to the log-regularizer, the difference of convex algorithm (DCA) is employed to decompose the log-regularizer into the difference of two convex functions related to the l₁ norm, which can be directly obtained through the proximal operator. Therefore, an efficient structured sparse coding algorithm with the group log-regularizer for key frame extraction is developed, which can automatically extract a few frames directly from the video to represent the entire video with a low reconstruction error. Experimental results demonstrate that the proposed algorithm can extract more accurate key frames from most SumMe videos compared to the state-of-the-art methods. Furthermore, the proposed algorithm can obtain a higher compression with a nearly 18% increase compared to sparse modeling representation selection (SMRS) and an 8% increase compared to SC-det on the VSUMM dataset.      

基于SL0范数的改进稀疏信号重构算法

平滑范数（Smoothed l0,SL0）压缩感知重构算法通过引入平滑函数序列将求解最小l0范数问题转化为平滑 函数优化问题,可以有效地用于稀疏信号重构。针对平滑函数的选取和算法稳健性问题,提出一种新的平滑函数序列近似范数,结合梯度投影法优化求解,并进一步提出采用奇异值分解（Singular value decomposition, SVD）方法改进算法的稳健性,实现稀疏度信号的精确重构。仿真结果表明,在相同的测试条件下,本文算法相比OMP算法、SL0算法以及L1-magic算法在重构精度、峰值信噪比方面都有较大改善。     

基于稀疏编码的动态纹理识别

目的 线性动态系统有效地捕捉了动态纹理在时间和空间的转移信息。然而,线性动态系统属于非欧氏空间模型,无法直接应用传统的稀疏编码进行分类识别,为此提出一种基于稀疏编码线性动态系统的求解方法并应用于动态纹理识别。方法 基于约束凸优化公式,将稀疏编码和控制论中相似性变换结合,优化学习模型参数,解决应用稀疏编码进行分类识别的问题,实现有效的动态纹理识别。结果 在公开的动态纹理图像数据库UCLA上进行实验并与其他方法进行比较,实验结果表明,本文方法具有更好的性能,识别率可达97%,且对遮挡具有更好的鲁棒性。结论 本文方法对动态纹理及遮挡情况具有更好的识别率。     

3D-HEVC深度图帧内预测快速算法

目的 多视点纹理加深度视频（MVD）格式逐渐成为立体视频的主流表现形式之一。新一代高效率立体视频编码（3D-HEVC）继承了HEVC的编码结构并引入一些新的编码技术,导致深度图帧内编码过程具有较高的计算复杂度。针对这一问题,提出了一种深度图帧内编码快速算法。方法 本文算法利用深度图的特征分别对CU分割过程和粗略模式选择（RMD）过程进行优化。首先在四叉树编码结构上,利用基于纹理元的图像分析方法计算编码单元的梯度矩阵,若梯度矩阵中的梯度值之和小于给定的阈值,则终止该CU的分割进程。同时,对大尺寸的PU和小尺寸的PU分别利用纹理特征与粗略模式选择过程中Planar和DC进行低复杂度率失真计算后的最小率失真代价,跳过RMD中角度模式的检查过程。结果 实验结果表明,与原始算法相比,本文算法平均节省40.64%的深度图编码时间,而合成视点的平均比特率仅仅增加了0.17%。本文算法不仅能对平坦的CU跳过不必要的深度决策过程,而且有效地减少了RMD中需要遍历的模式数目,提高了编码器的效率。结论 该算法对CU分割进程和粗略模式选择过程都进行优化,在合成视点的视频质量几乎不变的前提下,有效降低了深度图的帧内编码复杂度。     

Wei–Yao–Liu conjugate gradient projection algorithm for nonlinear monotone equations with convex constraints

In this paper, the Wei–Yao–Liu (WYL) conjugate gradient projection algorithm will be studied for nonlinear monotone equations with convex constraints, which can be viewed as an extension of the WYL conjugate gradient method for solving unconstrained optimization problems. These methods can be applied to solving large-scale nonlinear equations due to the low storage requirement. We can obtain global convergence of our algorithm without requiring differentiability in the case that the equation is Lipschitz continuous. The numerical results show that the new algorithm is efficient.     

基于多层非负局部Laplacian稀疏编码的图像分类

针对单层稀疏编码结构对图像特征学习能力的局限性问题,提出了一个基于图像块稀疏表示的深层架构,即多层融合局部性和非负性的Laplacian稀疏编码算法（MLLSC）。对每个图像平均区域划分并进行尺度不变特征变换（SIFT）特征提取,在稀疏编码阶段,在Laplacian稀疏编码的优化函数中添加局部性和非负性,在第一层和第二层分别进行字典学习和稀疏编码,分别得到图像块级、图像级的稀疏表示,为了去除冗余特征,在进行第二层稀疏编码之前进行主成分分析（PCA）降维,最后采用多类线性支持向量机进行分类。在四个标准数据集上进行验证,实验结果表明,MLLSC方法具有高效的特征学习能力,能够捕获图像更深层次的特征信息,相对于单层结构算法准确率提高了3%~13%,相对于多层稀疏编码算法准确率提高了1%~2.3%;并对不同参数进行了对比分析,充分展现了其在图像分类中的有效性。     

非负局部Laplacian稀疏编码和上下文信息的图像分类

目的 稀疏编码是图像特征表示的有效方法,但不足之处是编码不稳定,即相似的特征可能会被编码成不同的码字。且在现有的图像分类方法中,图像特征表示和图像分类是相互独立的过程,提取的图像特征并没有有效保留图像特征之间的语义联系。针对这两个问题,提出非负局部Laplacian稀疏编码和上下文信息的图像分类算法。方法 图像特征表示包含两个阶段,第一阶段利用非负局部的Laplacian稀疏编码方法对局部特征进行编码,并通过最大值融合得到原始的图像表示,从而有效改善编码的不稳定性;第二阶段在所有图像特征表示中随机选择部分图像生成基于上下文信息的联合空间,并通过分类器将图像映射到这些空间中,将映射后的特征表示作为最终的图像表示,使得图像特征之间的上下文信息更多地被保留。结果 在4个公共的图像数据集Corel-10、Scene-15、Caltech-101以及Caltech-256上进行仿真实验,并和目前与稀疏编码相关的算法进行实验对比,分类准确率提高了约3%~18%。结论 本文提出的非负局部Laplacian稀疏编码和上下文信息的图像分类算法,改善了编码的不稳定性并保留了特征之间的相互依赖性。实验结果表明,该算法与现有算法相比的分类效果更好。另外,该方法也适用于图像分割、标注以及检索等计算机视觉领域的应用。     

最佳维变异粒子群优化算法在传感器调度中应用

粒子群优化(PSO)算法的主要特点是能快速得到问题的解,缺点是容易陷入局部最优.提出了一种利用最佳维变异技术和量子理论方法改进的PSO算法,并应用于目标跟踪传感器调度问题.目标的动力学模型为线性高斯模型,传感器观测值被高斯噪声污染并与目标状态线性相关.对于多传感器单目标跟踪的数学问题,引入提出的最佳维变异PSO算法,在...     

基于子空间追踪的人脸识别

针对现有的基于稀疏表示的人脸识别方法没有更新优化选择的原子的问题,提出一种基于子空间追踪的人脸识别方法。在稀疏编码过程中的原子选择步骤中,引入回溯迭代优化思想和多原子选择方案,通过移除可信度较低的原子来更新优化候选支撑向量中选择的原子,使选择的原子与待识别人脸图像具有最相似的结构,从而在该原子上的稀疏编码系数具有较好的人脸重构能力。实验证明,与基于正交匹配追踪（OMP）算法和基于OMP-cholesky算法的人脸识别相比,该算法在ORL和Yale B人脸数据库上的算法复杂度较低且识别率均提高了约5%。