正交及不相关边界邻域保持嵌入的人脸识别

邻域保持嵌入(NPE)算法本质上仍是一种无监督方法,并没有有效利用已有的类别信息提高分类效率。为此提出两种有监督流形学习方法：正交边界邻域保持嵌入(OMNPE)和不相关边界邻域保持嵌入(UMNPE)。首先构造类内和类间邻接图,并定义类内和类间重构误差;然后分别在正交和不相关约束条件下寻找最小化类内重构误差同时最大化类间重构误差的投影向量;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和Yale人脸库上的实验结果表明,与线性判别分析(LDA)、边界Fisher分析(MFA)等子空间人脸识别算法相比,所提算法的平均识别率提高了0.5%~3%,验证了算法的有效性。     

完备正交邻域保持判别嵌入的人脸识别

为解决邻域保持判别嵌入算法所面临的小样本问题,并充分利用类内邻域散度矩阵零空间和非零空间中的判别信息进行人脸识别,提出一种完备正交邻域保持判别嵌入的人脸识别算法。首先间接地利用特征分解方法去除总体邻域散度矩阵的零空间;然后分别在类内邻域散度矩阵零空间和非零空间中提取最优判别矢量。此外,为进一步提高算法的识别性能,给出了基于瘦QR分解的正交投影矩阵的求解方法。在ORL和Yale人脸库上验证了以上算法的有效性。     

基于度量优化的保持邻域嵌入的人脸识别

监督的保持邻域嵌入算法采用欧氏度量选取k近邻。欧氏度量在数据维数较低时能获得较好的结果,但直接简单地将其从低维空间的应用推广到高维空间中不能取得较好的结果。针对该缺点,提出度量优化的保持邻域嵌入算法。该算法分为无类标号信息(MONPE)和有类标号信息(CLMONPE)2种情况,利用线性判别分析算法降维后的数据选取k近邻。在Yale人脸数据库上的实验结果表明,CLMONPE算法效果较优。     

基于二维邻域保持判别嵌入的人脸识别

提出二维邻域保持判别嵌入(2DNPDE)算法,该算法是一种有监督的基于二维图像矩阵的特征提取算法.为表示样本的类内邻域结构和类间距离关系,分别构建类内邻接矩阵和类间相似度矩阵.2DNPDE所获得的投影空间不但使不同类数据点的低维嵌入相互分离,而且保留同类样本的邻域结构和不同类样本的距离关系.在ORL和AR人脸数据库上的实验表明,该算法具有更好的识别效果.     

改进的保持邻域嵌入人脸识别方法

为进一步提高保持邻域嵌入算法在人脸识别中的识别性能,提出一种改进的保持邻域嵌入人脸识别方法LDNPE。利用先验的类标签信息构造权重矩阵,按照线性鉴别的思想把类间散布矩阵嵌入到目标函数中,增加样本类间散布约束,基于修改后的目标函数得到最优变换矩阵,并用最近距离分类器分类。在CAS-PEAL和FERET人脸数据库上的实验结果表明该算法的有效性。     

基于有监督保持邻域嵌入人脸识别

为了充分利用样本的类别信息,提高保持邻域嵌入算法在人脸识别中的识别性能,提出一种基于有监督保持邻域嵌入人脸识别方法(SNPE).按照线性鉴别的思想,通过可调因子把类间散布矩阵和类内散布矩阵融入到保持邻域嵌入算法的目标函数中,从而可以获得人脸样本的最有鉴别力的特征,最后用最近距离分类器分类.在AR和FERET人脸数据库上实验结果证明了该算法的有效性.     

一种半监督判别邻域嵌入算法

邻域保持嵌入（Neighborhood Preserving Embedding,NPE）,作为局部线性嵌入（Locally Linear Embedding,LLE）的线性化版本,由于在映射前后保持了数据的局部几何结构并得到了原始数据的子空间描述,在模式识别领域具有较强的应用价值。但作为非监督处理算法,在具体的模式分类中有一定局限性,提出一种NPE的改进算法——半监督判别邻域嵌入（SSDNE）算法,引入标记后样本点的类别信息,并在正则项中引入样本的流形结构,最大化标记样本点的类间信息和类内信息。既增加了算法的辨别能力又减少了监督算法中对样本点进行全标记的工作量。在ORL和YaleB人脸库上的实验结果表明,改进的算法较PCA、LDA、LPP以及原保持近邻判别嵌入算法的识别性能有了较明显的改善。     

一种改进的邻域保持嵌入算法

邻域保持嵌入(NPE)是一种新颖的子空间学习算法,在降维的同时保持了样本集原有的局部邻域流形结构。为了进一步增强NPE在人脸识别和语音识别中的识别功能,提出了一种改进的邻域保持嵌入算法(RNPE)。在NPE的基础上通过引入类间权值矩阵,使得类间离散度最大,类内离散度最小,增加了样本类间散布约束。最后利用极端学习机(ELM)分类器进行分类,在Yale人脸库、Umist人脸库、Isolet语音库上的实验结果表明,RNPE算法的识别率明显高于NPE算法、LMMDE算法以及RAF-GE算法。     

核岭回归的邻域保持最大间隔分析的人脸识别

邻域保持嵌入是局部线性嵌入的线性近似,强调保持数据流形的局部结构.改进的最大间隔准则重视数据流形的判别和几何结构,提高了对数据的分类性能.文中提出的核岭回归的邻域保持最大间隔分析既保持流形的局部结构,又使不同类别的数据保持最大间隔,以此构建算法的目标函数.为了解决数据流形高度非线性化的问题,算法采用核岭回归计算特征空间的变换矩阵.先求解数据样本在核子空间中降维映射的结果,再解得核子空间.在标准人脸数据库上的实验表明该算法正确有效,并且识别性能优于普通的流形学习算法.     

LDA/GE在人脸识别中的应用

基于谱图理论和流形学习,同时受FKT的启发,LDA算法可以进一步改进和化简。FKT已经被证明为二次判别分析中的低秩近似最优解,一开始只是用于二类识别问题,近年陆续有文章将它用于人脸识别中,以解决样本数小于样本维数的问题。LDA使用FKT求解的时候,在图嵌入的框架下可以转化为两次嵌入求解,第一次嵌入是PCA,第二次是由PCA的特征向量张成的空间中求判别式中分子的特征值分解问题。这样不仅去除了小样本问题下的奇异性困扰,更重要的是,基于谱图理论,将判别分析中的除法去掉了。最后,给出和其他方法比较的人脸识别实验结果和结论。     

一种有监督的稀疏保持近邻嵌入算法

为充分利用样本的类别信息,提出一种有监督的稀疏保持近邻嵌入算法(SSNPE).该算法结合稀疏表示和保持近邻的思想,根据先验类标签信息保持局部邻域的固有几何关系.采用最小近邻分类器估算识别率,测试结果表明,在姿态、光照和表情变化的情况下,SSNPE都具有较高的识别率.     

基于监督保持近邻投影的人脸识别

保持近邻投影是一种无监督线性降维方法,具有保持数据流形上局部近邻结构特性,但应用到分类任务时具有局限性,如忽略类标签的信息。该文提出一种新的人脸识别子空间学习方法——监督保持近邻投影,根据先验的类标签信息保持局部几何关系,能获得较好的近似人脸流形以及增强特征空间的判别力。在ORL人脸数据库上的实验表明该方法是有效的。     

稀疏保留判决分析在人脸表情识别中的应用

提出一种基于稀疏保留判决分析的人脸表情识别方法——SPDA方法。引入稀疏描述理论结合半监督判决分析SDA,通过稀疏重构处理,可获得图像的局部结构信息。由于稀疏描述本身具有的判决性,SPDA只需少量的样本就能获得较好的效果。CED-WYU和JAFFE的2个表情数据库的识别结果表明,该方法能有效提高识别率。     

基于NPE的Web文本分类方法研究

提出一种基于流形学习的文本分类方法以解决高维文本数据分类问题.利用近邻保持嵌入流形学习算法获得高维Web文本空间中的低维流形结构,采用K近邻分类器对低维流形进行分类.实验结果表明,基于流形学习的方法能获得较好的分类效果,具有稳定的性能.     

基于改进二维保局投影算法的人脸识别

传统的二维保局投影(2DLPP)算法未考虑样本邻域间局部信息,并且所提取的特征矩阵分量间存在相关性。针对该问题,提出基于大间距准则的最小相关性监督2DLPP算法。引入类间局部散度矩阵和类内局部散度矩阵,最大化带权的散度矩阵迹差,以增大样本类间散度,减小样本类内散度,从而更好地刻画数据的流形结构。计算所提取特征矩阵各分量间的协方差矩阵,通过最小相关性分析,减少特征信息的冗余。在Yale和ORL人脸库上进行仿真实验,结果显示,当训练样本数为5时,该算法的最高识别率分别为92.5%和96.2%,与传统2DLPP算法、二维主成分分析法、二维线性判别分析法和二维大间距准则法相比,识别率均有所提高。同时对不同训练样本数下识别率均值和方差进行分析,验证了算法的稳定性。