混合样本协同表示算法的人脸识别研究

在人脸识别中,人脸图像受到表情、光照、遮挡、姿态变化、特别是训练样本数量的影响,而现实中经常只获得少量的训练样本,由于原始样本生成虚拟样本可以增加训练样本的数量,分析提出原始样本与轴对称样本融合的协同表示算法。首先生成镜像样本与轴对称样本,再在协同表示分类器下分类,最后加权值融合,分析不同权值下的人脸识别率。实验结果显示原始样本、镜像样本与轴对称样本融合能提高识别率,而原始样本与轴对称样本融合的识别率更加优越,较原始样本,识别率提高2%~9%,比原始样本与镜像样本融合高1%~5%。结果表明本文提出方法能有效提高人脸识别率。     

原子-分子字典结合的联合扩展加权稀疏表示人脸识别算法

针对训练样本字典学习仅包含全局信息、缺乏局部信息的不足,引入与类别相关的原子字典, 提出基于原子与分子字典联合扩展的加权稀疏表示人脸识别方法。首先,对各类训练样本进行PCA学习,得到带标记的训练样本基,构造PCA基原子字典,同时将训练样本字典作为分子字典。进而,利用原子字典与分子字典结合得到扩展字典模型。测试时,根据测试样本与扩展字典基之间的距离进行加权得到与当前测试样本关联的重构字典集,最后对测试样本稀疏重构,利用残差进行分类判别。为验证本文方法有效性,分别在AR、Georgia Tech和CMU PIE人脸数据库上进行实验。      

基于自适应字典稀疏表示的超分辨率算法

基于学习的超分辨率算法通过一组训练样例来学习一个字典,并从该字典中合成低分辨率图像中丢失的高频信息,最终得到相应的高分辨率图像。介绍了几种常用的基于学习的超分辨率算法,并提出了一种新的算法:基于自适应字典稀疏表示的超分辨率算法。实验结果表明,该方法在主观与客观上均具有较好的重建效果。     

基于稀疏表示的目标跟踪中字典更新算法

传统基于稀疏表示的目标跟踪方法,在目标背景复杂和严重遮挡等一系列场景中的跟踪效果较差,针对这一问题,提出一种基于稀疏表示的、可实时进行更新的字典模板,既保存了目标的原始外观,又可以体现出目标当下的形态,提高目标跟踪算法的性能。通过与不同的主流算法进行测试对比,证明该算法具有更高的准确性。     

适用于彩色图像人脸识别的字典学习算法

现有的基于稀疏表示的人脸识别算法在识别前需要将彩色人脸图像转换成灰度人脸图像,这样虽然提高了运算速度,但忽视了不同色彩通道数据本身所包含的信息及它们之间的相关性。为了利用不同通道间相关性,基于标签一致的K奇异值分解（ LC-KSVD)字典学习算法,提出了一种适用于彩色图像人脸识别的字典学习算法。该算法将RGB通道数据顺序排列成列向量,并在稀疏编码的环节中,对正交匹配追踪（ OMP)算法的内积计算准则进行修正,以此提高字典原子的色彩表达能力。在彩色人脸数据库上进行实验,结果表明：所提出的字典学习算法能够有效地提高识别率。     

图像集闭包建模的协同表示人脸识别算法

针对样本集距离分类算法忽略样本集内部变化的不足,利用图像多重描述提供的互补信息,提出图像集闭包建模的协同表示人脸识别算法。首先,扩展具有多重描述能力的图像集,图像的中等强度像素携带鉴别信息利用原始图像生成中等像素图像,镜像图像可增添图像细节信息利用原始图像产生镜像图像,将此两种源域图像与原始图像联合构成扩展的图像集。然后,以无参建模构建扩展的图像集为字典闭包,同类异源域的测试图像构成图像集且构建为测试闭包,借鉴协同表示思想利用字典学习迭代求解闭包系数。最后,采用残差判别函数进行模式分类。本文方法不仅构建具有多重描述能力的图像集,而且充分利用样本集内部关联性从而获得较好的分类结果。本文分别在ORL、GT（Georgia Tech Face Database）、CMU PIE人脸数据库上进行实验。      

基于权值融合虚拟样本的LBP特征人脸识别算法

提出了基于权值融合虚拟样本的LBP特征人脸识别算法.首先生成轴对称虚拟样本,再提取LBP特征进行协同表示分类,最后加权值融合,分析不同权值下的人脸识别率.实验结果显示识别率有所提高,在权值融合中原始样本作为主体成分,能最优化识别率.结果表明,提出的算法能有效提高人脸识别率.     

采用双字典协作稀疏表示的光照及表情顽健人脸识别

提出一种采用小波变换(WT)及双字典协作稀疏表示分类(CSRC)的人脸识别方法-WT-CSRC.WT-CSRC首先利用PCA(主成分分析)将小波分解后的人脸高频细节子图融合成高频细节图像;然后用PCA分别对人脸低频图像和高频细节图像进行特征提取,构造低频和高频特征空间,并用训练样本在两种特征空间上的投影集构造低频字典和高频字典;最后将测试样本在两种字典上进行稀疏表示,并引入互相关系数以增强人脸识别的可靠性,实现了人脸的协作分类.实验结果表明,提出的方法提高了人脸识别率,对光照变化及表情变化具有较强的顽健性,并且具有较高的时间效率.     

基于多重稀疏字典的行人检测方法

针对于稀疏编码在行人检测问题中提取的特征维数高和不能够有效描述行人的问题,提出了一种基于多重稀疏字典直方图的特征提取方法。通过稀疏表示方法,预先学习多个不同稀疏度的字典,分别利用每一个字典对行人图像进行稀疏编码,统计每个字典中对应稀疏编码单元的分布直方图作为行人图像的特征描述子。该方法提取到的特征维数低,并且能够有效地描述行人,具有良好的检测性能。     

基于字典稀疏表示的图像超分辨率重建

针对单字典学习的稀疏表示超分辨算法不能保证相邻图像块的兼容性而导致稀疏重建后图像质量低的问题,提出了图像块对学习的稀疏表示的改进方法。该方法使用主成份分析法处理训练样本的图像特征块;然后在输入的低分辨率图像块的稀疏表示系数中恢复出高分辨率图像块;最后将低分辨图像块的稀疏表示与高分辨图像块字典组合生成高分辨率图像块的超分辨重建算法。实验数据对于提出的算法能有效地恢复出质量更好的图像且峰值信噪比有所提高。     

先验采样约束结合扩展字典的细化稀疏识别算法

为解决可能存在遮挡环境下的模式识别问题,提出先验采样约束结合扩展遮挡字典的细化稀疏识别算法。针对训练样本无法包含测试样本遮挡变化的情况,首先需要构造遮挡字典（墨镜、围巾等）,进而利用先验局部采样子模块稀疏表示分类原理判断可能存在的测试样本遮挡模式;然后对未被遮挡的局部子模块利用Borda计数投票方式,依据每类残差大小分配给不同的票数,计算样本类别信息;其次根据遮挡模式结果,利用全局稀疏表示通过构造样本遮挡扩展字典对测试样本进行全局分类投票;最后将两次分类投票结果进行融合,最终实现是否存在遮挡环境下的精细模式判别。实验结果表明,本文算法不仅能够给出准确的模式类别,还能给出遮挡类别信息,可得到精细化识别结果。      

基于Gabor特征和字典学习的高斯混合稀疏表示图像识别

为了克服图像识别中光照,姿态等变化带来的识别困难,同时提高稀疏表示图像识别的鲁棒性,本文提出了一种基于Gabor特征和字典学习的高斯混合稀疏表示图像识别算法.高斯混合稀疏表示是基于最大似然估计准则,将稀疏保真度表示为余项的最大似然函数,最终识别问题转化为求解加权范数的优化逼近问题.本文算法首先提取图像的Gabor特征;然后对Gabor特征集进行字典学习,由于在学习过程中引入了Fisher准则作为约束,学习得到具有类别标签的新字典;最后使用高斯混合稀疏表示识别方法进行分类识别.在3个公开数据库(人脸数据库AR库和FERET库以及USPS手写数字库)上的实验结果验证了该算法的有效性和鲁棒性.     

融合原始样本和虚拟样本的人脸识别算法

由于有限的存储容量和捕获图片的时间,实际的人脸识别系统往往只能获得少量的训练样本,但是,在小训练样本情况下大多数人脸识别算法都会遇到困难.因此,为了提高人脸识别的分类正确率,提出了一种融合原始样本和虚拟样本的人脸识别方法.该方法先利用人脸的对称性来构造虚拟训练样本;然后,利用协同表示方法分别对原始训练样本和虚拟训练样本进行分析,并且分别得到每一类训练样本的重建误差;最后,将原始训练样本和虚拟训练样本的同一类重建误差进行加权融合并得到最终的分类结果.大量的实验结果比较分析表明,该方法可以获得更好的识别效果.     

图约束字典和加权稀疏表示人脸超分辨率算法

针对低分辨率、低质量人脸图像重建问题,提出了一种新的基于稀疏表示的人脸超分辨率算法。在训练阶段,人脸的位置特征被用于保持人脸块的全局信息,人脸块间的几何结构被用于保持高低分辨率超完备冗余字典的流形结构,从而提高字典的表达能力;在重建阶段,K近邻加权稀疏表示被用于消除稀疏编码噪声,以提高高分辨率人脸图像重建系数的精度。实验结果表明,提出的方法取得了较好的主客观质量。     

基于稀疏稠密结构表示与在线鲁棒字典学习的视觉跟踪

L1跟踪对适度的遮挡具有鲁棒性,但是存在速度慢和易产生模型漂移的不足。为了解决上述两个问题,该文首先提出一种基于稀疏稠密结构的鲁棒表示模型。该模型对目标模板系数和小模板系数分别进行L2范数和L1范数正则化增强了对离群模板的鲁棒性。为了提高目标跟踪速度,基于块坐标优化原理,用岭回归和软阈值操作建立了该模型的快速算法。其次,为降低模型漂移的发生,该文提出一种在线鲁棒的字典学习算法用于模板更新。在粒子滤波框架下,用该表示模型和字典学习算法实现了鲁棒快速的跟踪方法。在多个具有挑战性的图像序列上的实验结果表明：与现有跟踪方法相比,所提跟踪方法具有较优的跟踪性能。     

图像字典的盲构造算法

为了使冗余字典能够自适应地表征图像特征,提 出了一种优化的图像字典构造算法。算法 采用了冗余字典内基元类之间的灰色关联度作为字典优化依据,建立了一种新的字典优化原 则,提出了一 种自适应的字典设计算法。算法能够根据图像结构和噪声等信息自适应地选择字典的冗余 因子,将算法运用于图像去噪,结果表明,算法效率大大提高,同时也提高了图像去噪 效果。     

一种基于Gabor特征字典的协同表征人脸识别算法

在稀疏框架下的人脸识别算法中,冗余字典内各个训练样本间的协同表征起到了关键作用.受此启发,提出了基于Gabor特征字典的协同表征人脸识别算法.新算法针对Gabor特征的强方向性、边缘敏感及光照自适应等特点,利用二维Gabor滤波器提取每个训练样本在5个方向,8种尺度的Gaobr特征,进而构造新的冗余字典.Gabor特征字典增大了每一个训练样本的判别特性,亦提高了样本之间的协同表征能力,更加有利于分类.仿真实验论证了新方法的有效性.     

基于低秩特征脸与协同表示的人脸识别算法

在人脸识别中,人脸图像往往受到表情、光照、遮挡、姿态变化的影响,对此本文提出一种基于低秩特征脸与协同表示的人脸识别算法。该算法先用低秩矩阵恢复算法分解出训练样本图像的误差图像,再分别对训练样本与误差图像提取特征构造特征字典,计算测试样本图像特征字典下的协同表示系数,最后通过重构误差进行分类。通过AR和ORL人脸库进行实验,结果表明,本文提出的人脸识别算法的识别率、识别速率得到有效提高。     

基于鲁棒稀疏表示的人脸识别算法

提出了一种基于LBP算子和鲁棒稀疏表示的人脸识别方法。首先,提取训练样本和测试样本的LBP特征。其次,在原有稀疏表示分类器(SRC)的基础上添加一个权值矩阵W来解决l1正则化最小二乘问题。最后,利用鲁棒稀疏表示分类器(RSRC)分类测试人脸图像所属类别。在ATT人脸库上进行实验的结果表明,此方法是优于其他经典算法的。