基于无参数二维判别局部保持投影算法的人脸识别

通过向二维局部保持投影（2D-LPP）算法中引入类间约束和类标识信息,得到二维判别局部保持投影（2D-DLPP）算法,使它拥有更多的判别信息。但它却面临复杂的参数选择问题,这使得它在解决识别问题时受到限制。为解决此问题,构造无参数的相似矩阵,提出无参数的二维判别局部投影（无参数2D-DLPP）算法。在Yale和ORL人脸库上的仿真实验结果表明,该算法与二维判别局部保持投影（2D-DLPP）、二维局部保持投影法（2D-LPP）和二维线性判别分析法（2D-LDA）相比能够取得更高的识别率。     

无参数局部保持投影及人脸识别

局部保持投影(LPP)通过构造近邻图来保持样本的局部结构,在构图过程中,LPP面临复杂的参数选择问题.为解决此问题,提出无参数局部保持投影(PLPP)算法.首先设计一种无参数的构图方法,能够动态地获取样本的近邻点并配置相应的边权.其次,利用该构图方法,PLPP通过寻求最佳投影矩阵,用于保持样本在低维空间的局部结构.由于PLPP在构图过程中并未设置任何参数且采用余弦距离设置边权,因此PLPP计算更加方便快捷且对离群样本更具鲁棒性.另外,为进一步提升PLPP的识别性能,在PLPP的基础上通过加入样本的类别信息,提出监督的无参数局部保持投影算法(SPLPP).最后,在ORL、FERET及AR人脸库上的实验验证了PLPP与SPLPP的有效性.     

有监督的无参数核局部保持投影及人脸识别

针对发掘人脸图像中的高维非线性结构,将加核及构造无参数近邻图两种思想同时引入到局部保持投影算法中,在有监督的模式下,提出了一种新的有监督的无参数核局部保持投影(Parameter-less Supervised Kernel Locality Preserving Projection,PSKLPP)算法并给出了其推导过程。该算法通过将欧氏距离改为对离群数据更为鲁棒的余弦距离,构造无参数近邻图,利用核方法提取人脸图像中的非线性信息,并将其投影在一个高维非线性空间,运用局部保持投影算法得到一线性映射,有效避免了在计算相似矩阵过程中面临的复杂参数选择问题。在ORL和Yale人脸库上的仿真实验验证了所提算法的有效性。     

无参数聚类边界检测算法的研究

为自动快速地提取聚类的边界点,减少输入参数对边界检测结果的影响,提出一种无参数聚类边界检测算法。该算法不需要任何参数,在生成的三角剖分图上计算每个数据点的边界度,用k-means自动计算边界度阈值,按边界度阈值将数据集划分为候选边界点和非候选边界点两部分,根据噪声点在三角剖分图中的性质去除候选边界点中的噪声点,最终检测出边界点。实验结果表明,该算法能快速、有效地识别任意形状、不同大小和密度聚类的边界点。     

完备的无参数近邻保持及最大化非近邻算法

无参数保持投影算法无需参数设置且识别性能稳定,但算法不能有效地保持样本的局部结构,且忽略了非局部样本所起的作用,而且存在着小样本(SSS)问题,为此提出了一种完备的无参数近邻保持及最大化非近邻算法。算法以样本间余弦距离0.5为分界点将样本分成近邻及非近邻样本,为了充分利用近邻样本及非近邻样本,分别构造了近邻散度矩阵及非近邻散度矩阵,因此算法的目标函数就是求取能够最小化近邻散度矩阵的同时,最大化非近邻散度矩阵的投影矩阵。对于目标函数的求解,可先将高维样本通过主成分分析(PCA)算法降至一个低维的子空间,并通过两个定理证明了这种处理方法没有损失任何有效的判别信息;然后将目标函数转换为差形式,从而有效地解决了小样本问题。在人脸库及掌纹库上的实验结果表明,与无参数局部保持投影算法相比,所提算法平均识别率更高,验证了算法的有效性。     

局部判别型典型相关分析算法

在典型相关分析（CCA）的基础上,通过引入样本的类信息,并结合局部化思想,充分考虑了同类样本之间的局部相关与不同类样本之间的局部相关关系及其对分类的影响,提出了一种新的有监督学习方法——局部判别型CCA（Locality Discriminative CCA,简记为LDCCA）。LDCCA提取的特征能够实现同类样本之间相关最大化,同时使得不同类样本之间相关最小化,这将有利于模式的分类。在人工数据集,手写体数字数据集上和ORL,Yale和AR人脸数据集的实验结果表明,LDCCA能有效地利用类信息来提高分类性能。     

基于子空间分析的人脸识别算法

本文以人脸识别为目标,重点分析基于子空间分析的人脸特征提取技术.首先介绍人脸识别系统的构成,其次分析人脸识别的关键技术,如人脸检测、特征提取和图像预处理等,重点分析人脸识别的各种算法,根据小波在对图像数据矩阵的处理的高效性,以及LDA训练样本维数少的缺陷,PCA不能利用数据的高阶统计特性,本文将这三种算法进行融合,并用MATLAB进行仿真实验,实验证明该方法的有效性.     

基于边界判别投影的数据降维

为了提取具有较好判别性能的低维特征,提出了一种新的有监督的线性降维算法——边界判别投影,即,最小化同类样本间的最大距离,最大化异类样本间的最小距离,同时保持数据流形的几何形状.与经典的基于边界定义的算法相比,边界判别投影可以较好地保持数据流形的几何结构和判别结构等全局特性,可避免小样本问题,具有较低的计算复杂度,可应用于超高维的大数据降维.人脸数据集上的实验结果表明,边界判别分析是一种有效的降维算法,可应用于大数据上的特征提取.     

基于一致判别相关分析的低分辨率人脸识别算法

相比于高分辨率（High resolution, HR）人脸图像,低分辨率（Low resolution, LR）人脸图像的识别效果较差。针对此问题,已有研究者提出基于典型相关分析和核典型相关分析的LR人脸识别算法,但其并未考虑样本的类信息和视图间的一致性。本文同时利用数据的类信息和视图间的一致性信息,提出一致判别相关分析（Consistent discriminant correlation analysis, CDCA）,进而得到基于CDCA的LR人脸识别算法。该算法先利用主成分分析从HR和LR人脸图像中提取主成分特征,然后利用CDCA学习HR和LR人脸的特征投影矩阵,进而实现LR人脸识别。实验结果表明,相比现有的LR人脸识别算法,该算法具有较好的识别效果和鲁棒性。     

代价敏感的局部判别嵌入人脸识别算法

局部判别嵌入算法寻求最高的正确识别率时假设所有的错误分类具有相同的错分代价,然而这个假设在现实的人脸识别系统中往往是不成立的,因为不同的错误分类将会导致不同的错分代价.为此,提出一种代价敏感的局部判别嵌入算法.首先通过构造代价矩阵将代价敏感理念融入到特征提取阶段,以提高算法判别不同错误分类的能力;然后最大化异类近邻样本点之间的错分代价,同时最小化同类近邻样本点之间的距离;最后利用迭代算法求得最佳的正交投影向量,以更好地维持数据的度量架构.在Yale,ORL,AR和Extended Yale B人脸数据库上的实验结果表明,文中算法是有效的.     

一种基于不相关鉴别特征的人脸识别方法

提出了基于图像矩阵的不相关的线性鉴别分析方法,比较了采用图像矩阵和图像矢量特征时主分量分析方法和线性鉴别分析方法的识别性能,并对实验结果进行了详细分析.     

不相关鉴别分析改进算法

不相关鉴别分析是一种非常有效并起着重要作用的线性鉴别分析方法,它能抽取出具有不相关性质的特征分量。但是,由于每一个鉴别矢量的得出都要求解一个特征方程,不相关鉴别分析算法一直是计算代价很大的算法,在需求解的鉴别矢量个数较多时尤其如此。该文基于一个等效的Fisher准则函数,提出了不相关鉴别分析的另一问题模型。使用Lagrange乘子法,可求出对应该问题模型的“不相关”鉴别矢量解的简洁的表示式。关于CENPARMI手写体阿拉伯数字库和ORL人脸图象库的实验表明,该文提出的不相关鉴别分析改进算法计算效率较原算法有较大提高。     

基于大间距准则的不相关保局投影分析

局部保持投影(Locality preserving projections,LPP)算法只保持了目标在投影后的邻域局部信息,为了更好地刻画数据的流形结构, 引入了类内和类间局部散度矩阵,给出了一种基于有效且稳定的大间距准则(Maximum margin criterion,MMC)的不相关保局投影分析方法.该方法在最大化散度矩阵迹差时,引入尺度因子α,对类内和类间局部散度矩阵进行加权,以便找到更适合分类的子空间并且可避免小样本问题; 更重要的是,大间距准则下提取的判别特征集一般情况下是统计相关的,造成了特征信息的冗余, 因此,通过增加一个不相关约束条件,利用推导出的公式提取不相关判别特征集, 这样做, 对正确识别更为有利.在Yale人脸库、PIE人脸库和MNIST手写数字库上的测试结果表明,本文方法有效且稳定, 与LPP、LDA (Linear discriminant analysis)和LPMIP(Locality-preserved maximum information projection)方法等相比,具有更高的正确识别率.     

无监督模式下统计不相关最佳鉴别平面

统计不相关最佳鉴别平面是一种重要的特征抽取方法,在模式识别领域中具有广泛的应用。然而,统计不相关最佳鉴别平面是基于Fisher准则和总体散布矩阵共轭正交条件的,需要通过样本类别信息计算Fisher最佳鉴别矢量,因而只能用于有监督模式。提出了一种将统计不相关最佳鉴别平面扩展到无监督模式下的方法,其基本思想是将模糊概念引入Fisher线性判别分析,通过对模糊Fisher准则的优化,在无监督模式下计算出最佳鉴别矢量及模糊散布矩阵,再根据共轭正交约束条件,求得第二条最佳鉴别矢量,进而获得一种基于无监督统计不相关最佳鉴别平面的特征抽取方法。对UCI数据集及CMU-PIE人脸数据库进行实验,结果表明,在样本类别信息缺失的情况下,该方法尽管无法具有与有监督模式下的统计不相关最佳鉴别平面特征抽取方法同样的性能,但当类别差异较大时,能够抽取有利于分类的统计不相关特征,获得优于主成分分析与独立成分分析等常见无监督特征抽取方法的性能。     

具有统计不相关性的图像投影鉴别分析及人脸识别

提出了一种新的图像投影鉴别分析方法。与Liu鉴别投影分析方法相比，该方法具有能够消除投影特征向量之间相关性的优点，另外，所提出的方法是直接基于图像矩阵的，与以往的基于图像向量的鉴别方法相比，它的突出优点是大大地提高了特征抽取的速度。最后，在ORL标准人脸库和MUST603人脸库上的试验结果表明，所提出的图像投影鉴别分析方法较Liu的方法在识别性能上有了较大幅度的提高，在ORL标准人脸库和NUST603人脸库上的试验结果表明，所提出的图像投影鉴别分析方法较Liu的方法在识别性能上有了较大幅度的提高，在普通的分类器下分别达到95.5%和99.4%的识别率，该识别率明显优于颇有影响的Fisherfaces方法，而且，特征抽取的速度提高了近15倍。     

基于仿生学的不相关局部保持鉴别分析

由于形象思维方式是人类的一种本质思维方式,人类通过各种感官来认知事物的规律性,进而提取出具有代表性的特征,因此通过形象思维的方法来提取事物的本质特征符合人类认知事物的规律.针对人脸识别中特征提取问题,该算法以形象认知规律与无监督判别投影为理论基础,提出了一种仿生不相关空间局部保持鉴别分析(biomimetic uncorrelated locality preserving discriminant analysis, BULPDA)算法.算法首先根据人类形象认知的特性构建了一种新的相似系数表示方法;然后结合不相关空间概念,确保矢量空间具有不相关性;最后给出了基于奇异值分解的矢量空间求解方法,形成了一种特征提取新思路.在标准数据库上的实验结果表明,新算法优于传统的特征提取方法和其他改进的局部保持投影方法.     

2维不相关鉴别矢量集算法

在人脸识别算法中,已有的计算不相关鉴别矢量集的算法均是基于图像向量模型的,因而将遇到所谓的小样本问题,而且由于采用迭代求解方式,算法运算速度缓慢,为此提出了一种新的求取不相关鉴别矢量集的算法,即一种基于图像矩阵模型的2维不相关鉴别矢量集算法。算法由于采用了图像矩阵模型,解决了小样本问题,通过对类内散布矩阵的白化变换,使得推广的2维线性鉴别分析模型具有类似的2维主成分分析模型的形式,从而将两种算法的模型有效地联系起来,进而可以非迭代地求得2维不相关鉴别矢量集,不但求解速度快且数值解稳定。在ORL和Yale人脸库上的实验结果表明,该算法不但减少了计算时间,同时也提高了识别率,为求解不相关鉴别矢量集提供了一个新的思路。     

基于模糊最大间距准则的人脸特征提取方法

在最大间距准则算法中引入模糊化思想,提出了基于模糊最大间距准则（FMMC）的人脸识别算法.首先讨论图像对各个类别的隶属程度,并重新定义了类内和类间离散度矩阵;然后利用模糊最大间距准则得到最优投影变换矩阵;最后将原始训练样本数据投影到一个相对低维的特征空间,从而完成对训练样本数据的特征提取.在ORL和Yale标准人脸库上的实验结果表明,文中提出的模糊最大间距准则特征提取方法用于人脸识别具有较高的识别率.     

基于支持向量机的特征提取方法研究

基因表达数据的一个重要应用是给组织样本进行分类。在基因表达数据中,基因的数量相对于数据样本的个数通常比较多;也就是说,可以得到变量数（基因数）远远大于样本数的数据矩阵。过高的维数（变量或基因数）将给分类问题带来极大的挑战。本文提出结合一种新的特征提取方法——非相关线性判别式分析方法（ULDA）和支持向量机（SVM）分类算法,对结肠癌组织样本进行分类识别。并同其它方法作了比较研究,结果表明了该方法的可行性和有效性。