应用于人脸识别的改进局部保持投影算法

局部保持投影算法（locality preserving projections,LPP）作为降维算法,在机器学习和模式识别中有着广泛应用。在识别分类中,为了更好的利用类别信息,在保持样本点的局部特征外,有效地从高维数据中提取出低维的人脸图像信息并提高人脸图像的识别率和识别速度,使分类达到一定优化,基于LPP算法结合流形学习思想,通过构造一种吸引向量的方法提出一种改进的局部保持投影算法（reformation locality preserve projections ,RLPP）。将数据集利用极端学习机分类器进行分类后,在标准人脸数据库上的进行试验,实验结果证明,改进后算法的识别率优于LPP算法、局部保持平均邻域边际最大化算法和鲁棒线性降维算法,具有较强的泛化能力和较高的识别率。     

超光谱遥感图像有监督LPP特征提取研究

在局部保留投影(LPP)特征提取算法的基础上,利用样本标签信息提出了一种有监督的局部保留投影算法(SPLPP),该算法的邻接图的权值不仅考虑了LPP算法中的相似性权值,而且加入了监督类的相关权值。SPLPP算法主要步骤是先用PCA去除高维超光谱遥感图像的冗余信息,再把监督机制引入到LPP中,实现图像的特征提取,将高维超光谱遥感图像投影到低维空间中,利于分类。应用SPLPP算法对高维的遥感原始超光谱图像进行特征提取后,利用支持向量机(SVM)和最近邻分类器(KNN)对降维后的遥感图像数据进行分类;并与PCA、LPP、LDA等特征提取算法进行了比较实验。实验表明:结合了LPP局部信息保留能力和全域标签信息的SPLPP算法,有更好的局部信息保留能力和类判别能力,使分类器分类精度更高,分类效果更好。     

基于LGSPP-Bayes的故障检测与辨识方法

针对主元分析(Principal component analysis,PCA)和局部保持投影(Locality preserving projections,LPP)方法在降维过程中分别只能保留数据集的整体信息和局部信息,提出一种基于局部整体结构保持投影的贝叶斯故障检测与辨识方法(Local and global structure preserving projections and bayes,LGSPP-Bayes);首先,将正常工况操作下的原始数据通过局部整体结构保持投影方法投影到低维特征空间,得到高维到低维的数据转换矩阵;然后通过设计贝叶斯分类器来进行故障检测;最后当检测到故障后通过计算贝叶斯分类函数的大小来识别故障种类;将LGSPP-Bayes方法应用于TE过程,仿真结果表明对故障的检测优于其他方法,并且可以很好地将故障种类识别出来。     

基于自适应最近邻的局部保持投影算法

局部保持投影（LPP）是一种新的数据降维技术,但其本身是一种非监督学习算法,对于分类问题效果不是太好。基于自适应最近邻,结合LPP算法,提出了一种有监督的局部保持投影算法（ANNLPP）。该方法通过修改LPP算法中的权值矩阵,在降维的同时,增加了类别信息,是一种有监督学习算法。通过二维数据可视化和UMIST、ORL 人脸识别实验,表明该方法对于分类问题具有较好的降维效果。     

有监督的局部保留投影降维算法

针对局部保留投影(LPP)的非监督本质,提出一种称为有监督的局部保留算法(SLPP)的线性降维方法,它同时考虑类间分离性以及LPP中的局部保留特性.实验结果表明SLPP算法较其他算法优越.线性的SLPP算法还可通过使用核方法扩展到非线性的情况.     

基于局部超平面的流形奇异值点去除算法

局部线性嵌入算法通常用于高维流形数据降维,具有结构简单、不易陷入局部极小值、能保持局部几何结构不变的特点,但它对噪声和干扰奇异值点非常敏感。为此,提出基于局部超平面的流形奇异值点去除算法,将样本点的邻域投影到超平面空间,使干扰奇异值点投影远离流形样本点投影,而流形样本点投影则表现为聚集特征,同时找出邻域中所有远离聚集中心的样本点作为干扰奇异值点。仿真实验结果验证了该算法的正确性和有效性。     

基于图像优化局部保留投影的人脸表情识别

提出了一种基于图像优化局部保留投影的人脸表情识别方法。该算法在降维过程中将图像结构信息融入到LPP目标函数中,称之为GOLPP。与LPP不同,GOLPP通过降维处理,获得图像结构信息的同时将投影最优化,这样可从原始表情数据中提取更具判决性的表情信息。基于JAFFE和CED-WYU（1.0）两个表情数据库的识别结果表明,基于GOLPP的特征提取方法能有效地提高识别率。     

基于QR分解的扩展监督局部保留映射

针对局部保留映射(LPP)算法不能提供数据集的差异信息问题,提出一种基于QR分解的扩展有监督LPP算法。该方法对训练数据矩阵进行QR分解,采用有监督的LPP算法进行降维,利用类别信息对降维后的数据进行Fisher线性判别式分析,得到最终的映射矩阵以提高判别性能。实验结果表明,该方法较主成分分析法和LPP方法有更好的判别性能。     

LPMVP算法及其在故障检测中的应用

针对数据信息的特征提取和降维问题, 提出一种局部保持最大方差投影 (Locality preserving maximum varianceprojections, LPMVP) 新算法. 该算法综合考虑了主元分析(Principalcomponent analysis, PCA)和局部保持投影(Locality preservingprojections, LPP)算法的优点和不足, 提出了新的优化目标, 使投影得到的低维空间不仅和原始变量空间有相似的局部近邻结构, 而且有相似的整体结构, 因而可以包含更多的特征信息. 在此基础上, 本文使用LPMVP算法把原始变量空间划分为特征空间和残差空间, 分别构造了T2和SPE统计量对过程进行监测, 建立了一种新的故障检测方法. 通过数值例子以及TE过程的仿真研究, 表明了LPMVP算法可以有效地提取数据信息, 同时也体现了较强的故障检测能力.     

基于双权重多邻域保持嵌入的间歇过程故障检测

针对间歇过程数据的动态特性带来的故障检测问题,提出一种双权重多邻域保持嵌入(double weight multiple neighborhoods preserving embedding,DWMNPE)算法.首先,为每个样本点寻找时间近邻来描述样本点之间的时序相关关系;其次,定义角度近邻,并为样本点寻找角度近邻和距离近邻,以表征样本点在空间上的相似性,通过提取这3种不同的流形特征,充分表征数据的局部结构特征;再次,构造一种新的目标函数,在考虑误差最小的同时兼顾3种近邻的顺序信息,可防止NPE算法在计算重构权值时丢失近邻顺序信息,在解决数据动态性的同时充分提取原始数据的本质局部结构;最后,对降维数据构造局部离群因子(local outlier factor,LOF)统计量进行监控,消除数据非高斯特性对监控效果的不利影响.数值例子和青霉素发酵过程仿真结果验证了DWMNPE方法对动态性间歇过程故障检测的有效性.     

基于局部二元模式的人脸表情识别

提出了一种基于局部二元模式（LBP）和局部保全投影（LPP）相结合的面部表情识别方法。使用LBP算子对图像分块处理,综合人脸局部和整体的特征;再使用LPP对表情特征降维,最后采用支持向量机对面部表情分类。在日本女性人脸表情库上实验表明,本文提出的方法有更好的识别率和更快的识别速度。     

基于压缩传感的邻域嵌入

基于谱流形学习算法的一个核心问题是局部邻域的构建,可通过KNN或ε准则构建局部邻域。受压缩传感理论的启发,提出一种基于l₂和l₁范数重构准则的邻域构建模式,称之为基于压缩传感的邻域嵌入(CSNE)。在此基础上,利用无标签数据,提出半监督的CSNE。在多个数据集上的可视化和半监督分类实验,证明该算法的有效性。     

具有局部结构保留性质的PCA改进算法

保局投影(LPP)是一种局部结构保留算法,它使得每个数据点和它的近邻点在投影空间中尽可能地保持相近.结合LPP的几何思想,本文提出一种具有局部结构保留特性的PCA改进算法——保局PCA(LP-PCA).该算法通过构造数据集的邻接图及其补图,对近邻点和非近邻点采取不同的处理方式.在获得数据集全局结构的同时,可有效保留数据集的局部结构.在模拟数据集和现实数据集上进行实验,实验结果验证该算法的有效性.     

一种基于局部和判别特性的降维算法

提出了一种基于LPP和LDA的降维算法。该算法不仅考虑了LPP能保持局部邻近关系属性,还考虑了LDA能使降维后的数据更易于分类属性,并且该算法是线性的,很容易将新样本映射到目标空间。在人脸识别中的实验验证了算法的正确性和有效性。     

一种基于局部保持的隐变量模型

隐变量模型是一类有效的降维方法,但是由非线性核映射建立的隐变量模型不能保持数据空间的局部结构。为了克服这个缺点,文中提出一种保持数据局部结构的隐变量模型。该算法充分利用局部保持映射的保局性质,将局部保持映射的目标函数作为低维空间中数据的先验信息,对高斯过程隐变量中的低维数据进行约束,建立局部保持的隐变量。实验结果表明,相比原有的高斯过程隐变量,文中算法较好地保持数据局部结构的效果。     

正交化近邻关系保持的降维及分类算法

针对近邻关系保持嵌入（NPE）算法易于受到降低后的维数影响,而且性能依赖于正确的维数估计的问题,提出了一种正交化的近邻关系保持的嵌入降维方法——ONPE。ONPE方法是使用数据点间的近邻关系来构造邻接图,假设每个数据点都能由其近邻点的线性组合表示,则可以通过提取数据点的局部几何信息,并在降维中保持提取的局部几何信息,迭代地计算正交基来得到数据的低维嵌入坐标。同时,在ONPE算法的基础上,利用局部几何信息,提出了一种在低维空间中使用标签传递（LNP）的分类算法——ONPC。其是假设高维空间中的局部近邻关系在降维后的空间中依然得到保持,并且数据点的类别可由近邻点的类别得到。在人工数据和人脸数据上的实验表明,该算法在减少维数依赖的同时,能有效提高NPE算法的分类性能。     

Local sparse representation projections for face recognition

How to define the sparse affinity weight matrices is still an open problem in existing manifold learning algorithm. In this paper, we propose a novel supervised learning method called local sparse representation projections (LSRP) for linear dimensionality reduction. Differing from sparsity preserving projections (SPP) and the recent manifold learning methods such as locality preserving projections (LPP), LSRP introduces the local sparse representation information into the objective function. Although there are no labels used in the local sparse representation, it still can provide better measure coefficients and significant discriminant abilities. By combining the local interclass neighborhood relationships and sparse representation information, LSRP aims to preserve the local sparse reconstructive relationships of the data and simultaneously maximize the interclass separability. Comprehensive comparison and extensive experiments show that LSRP achieves higher recognition rates than principle component analysis, linear discriminant analysis and the state-of-the-art techniques such as LPP, SPP and maximum variance projections.     

基于改进的局部保持投影高光谱图像分类研究*

针对高光谱图像分类中基于流形的降维方法进行了研究。提出一种改进的局部保持投影（LPP）方法即MLPP方法。该方法利用标签信息避免了传统LPP在邻接图构建中很难确定的邻域大小的选择问题,同时采用更能反映高维数据间相关性的统计特征量相关系数来衡量数据之间的相似程度。设计的权重矩阵既保持类内数据的几何结构,又最大化类间距离。而且MLPP不依赖任何参数和先验知识。在两个高光谱图像上的实验结果表明MLPP增加了不同光谱特征地物之间的可分性,在提高分类性能上明显优于其他传统的降维方法。     

基于改进的局部保持投影算法的人脸识别

局部保持投影算法是基于流形的学习方法,在人脸识别过程中容易遇到奇异值问题,为此提出一种利用奇异值分解的方法。在模型中,样本数据被投影到一个非奇异正交矩阵中,解决了奇异值问题;然后再根据局部保持投影算法求出新样本空间的低维投影子空间。将训练样本和测试样本分别投影到低维子空间中,再利用最近邻分类器进行分类识别。在ORL人脸数据库中,采用了一系列的实验来对比该算法与传统局部保持投影算法和主成分分析算法的识别效果。实验结果验证了改进的局部保持投影算法在人脸识别的有效性。