小波支持向量机在交通流量预测中的应用

交通流量预测是智能交通管理系统的基础,预测某段单位时间内交通流量,难以准确刻画交通流量的时变性、突发性和非线性等变化规律,传统方法使交通流量预测精度低.为了提高交通流量的预测精度,提出小波分析的支持向量机预测模型,并应用于交通流量预测中.模型首先对交通流量进行小波分解,使交通流量平稳化,得到交通流量信号的高频和低频部分,采用支持向量机进行预测,最后将高频和低频部分的预测结果采用小波重构,获得最终预测值.仿真结果表明,小波支持向量机模型提高了交通流量预测精度和预测速度,为交通流量准确预测研究提供了依据.     

基于协作低秩分层稀疏和LC-KSVD的人脸表情识别

为了降低人脸表情识别对待识别个体的依赖程度,控制识别字典规模,增加识别准确度,提出了一种基于协作低秩和分层稀疏的表情识别字典构建方法.通过协作低秩和分层稀疏表示(C-HiSLR)有效分离与待识别个体相关部分,保留表情变化部分,并结合标签一致区分字典学习(LC-KSVD)算法,进行相应待训练表情序列的重构识别和对应类别字典的区分程度的优化学习.该方法在CK+数据集上进行验证,识别效果较一般基于稀疏表示模型算法有明显的提升.     

基于低秩分解的精细文本挖掘方法

全文检索等应用要求对文本进行精细表示。针对传统主题模型只能挖掘文本的主题背景,无法对文本的侧重点进行精细描述的问题,提出一种低秩稀疏文本表示模型,将文本表示分为低秩和稀疏两部分,低秩部分代表主题背景,稀疏部分则是对主题中不同方面的关键词描述。为了实现文本低秩部分和稀疏部分的分解,定义了主题矩阵,并引入鲁棒性主成分分析(PCA)方法进行矩阵分解。在新闻语料数据集上的实验结果表明,模型复杂度比隐含狄利克雷分配（LDA）模型降低了25%。在实际应用中,将模型所得的低秩部分应用于文本分类,分类所需的特征减少了28.7%,能用于特征集的降维;将稀疏部分应用于全文检索,检索结果精确度比LDA模型提高了10.8%,有助于检索结果命中率的优化。     

提升小波支持向量机在交通流量预测中的应用*

采用提升小波方法构造出一种满足双正交的小波函数,并将这种小波函数作为支持向量机的核函数;此外,用线性规划问题来代替二次规划问题及稀疏正则化,本质上确保了解的稀疏性.基于提升小波构造出提升小波支持向量机模型,并将其用于交通流量的预测中.仿真实验表明该模型具有良好的预测能力和泛化能力.     

小波神经网络在短时交通流量预测中的应用

研究在短时交通流量预测问题,短时交通流量存在随机性和非线性因素,影响预测的准确性。传统预测模型难以反映交通流量变化特点,同时传统神经网络易陷入局部极小值,泛化能力差,交通流量预测精度低。为了提高短时交通流量预测精度,提出一种小波神经网络的短时交通流量预测模型。小波神经网络可以对短时交通流量随机性、不确定性进行局部分析,并进行非线性预测,验证了模型的有效性,进行了对比试验。验证结果表明,小波神经网络提高了短时交通流量预精度,预测结果更具应用价值。     

基于GA优化ELM的船舶交通流预测模型

为了提高船舶交通流预测的效率和准确率,分析了船舶流量预测中的影响因素多、非线性、随机性等问题,建立了ELM(极限学习机)预测模型。同时为了避免极限学习机算法受输入权值矩阵和隐含层偏差随机性的影响,算法又采用GA(遗传算法)对极限学习机的输入权值矩阵和隐含层偏差进行优化,建立GA-ELM船舶交通流预测模型。利用上海洋山港船舶流量对该模型进行了实例分析,通过MATLAB仿真进行预测,将GA-ELM模型与单纯的BP模型、ELM模型进行对比和分析,结果表明:GA-ELM模型具有更高的预测精度和效率,从而能够相对准确、高效地对船舶交通流量进行预测。     

基于小波神经网络的短时交通流量预测

短时交通流量预测对于改善交通拥堵、减少环境污染具有重大的现实意义。传统神经网络进行短时交通流量预测难度大,精度低。为了提高预测精度,采用一种小波神经网络模型,小波神经网络具有小波分析和神经网络两者的优点,非线性拟合能力强,收敛速度快,训练精度高,可以对短时交通流量预测进行局部分析,非常适合非线性预测。文中建立了小波神经网络模型,构造了交通流量样本集,对样本数据训练至收敛,然后选取一定数量的样本数据进行测试。测试结果表明,采用小波神经网络进行短时交通流量的预测不仅预测精度高,而且收敛速度快,实时性好,具有一定的应用价值。     

空中交通流量预测建模与仿真研究

研究空中交通流量预测问题,由于航空流量密集,流量增大,造成延误.同时空中交通流量变化具有非线性、时变性等特点.根据线性传统预测方法不能准确描述交通流量变化规律,导致空中交通流量预测精度低.为了提高空中交通流量预测精度,提出一种灰色预测和支持向量机相结合的空中交通流量混合预测模型.混合预测模型先采用灰色模型对空中交通流量线性部分进行预测,然后采用支持向量机非线性部分进行预测,最后将两者结果相融合得到最终预测结果.仿真结果表明,混合模型提高了空中交通流量预测精度,克服了传统预测模型缺陷,为空中交通流量预测提供了依据和有效的方法.     

基于时空信息的交通流预测

交通流量预测是城市道路交通信号控制中的重要组成部分。为了提高预测的准确性,基于路口视频检测器数据,提出了一种交通流量预测的交通数据分析方法。随着逐年提高的计算能力,深度学习方法进行短时交通流预测越来越流行,经典的交通流量预测方法通常只能根据被预测道路自身的数据进行分析和决策,而往往较少考虑由同一区域不同道路之间的交通流量关联性。基于城市核心路网交通数据,提出一种基于时空信息的TS-LSTM模型,并与其他经典模型进行比较,所得出的结果验证了相比其他方法而言,该模型具有较高的预测精度。     

改进鲸鱼优化支持向量机的交通流量模糊粒化预测

针对支持向量机（SVM）在交通流量预测中存在波动性且预测精度低的问题,提出了采用模糊信息粒化（FIG）和改进鲸鱼优化算法（IWOA）的SVM模型来预测交通流量的变化趋势和动态区间。首先,对数据处理采用FIG方法进行处理,从而得到交通流量变化区间的上界（Up）、下界（Low）和趋势值（R）;其次,在鲸鱼优化算法（WOA）的种群初始化中采用动态对立学习来增加种群多样性,并引入了非线性收敛因子和自适应权重来增强算法的全局搜索及局部寻优能力,然后建立了IWOA模型,并分析了IWOA的复杂度;最后,以预测交通流量的均方误差（MSE）为目标函数,在IWOA迭代过程中不断优化SVM的超参数,建立了基于FIG-IWOA-SVM的交通流量区间预测模型。在国内和国外交通流量数据集上进行测试的结果表明,在国外交通流量预测上,与基于遗传算法优化的支持向量机（GA-SVM）、基于粒子群优化算法优化的支持向量机（PSO-SVM）和基于鲸鱼优化算法的支持向量机（WOA-SVM）相比,IWOA-SVM模型的平均绝对误差（MAE）分别降低了89.5%、81.5%和1.5%;而FIG-IWOA-SVM模型在交通流量动态区间和趋势预测上与FIG-GA-SVM、FIG-PSO-SVM和FIG-WOA-SVM等模型相比预测精度更高且预测范围更平稳。实验结果表明,在不增加算法复杂度的前提下,FIG-IWOA-SVM模型能够合理地预测交通流量的变化趋势和变化区间,为后续的交通规划和流量控制提供依据。     

路网交通流在时空分析背景下的预测研究

深度学习近年来被广泛应用于交通工程领域,针对大型路网中单个路段的交通流预测考虑因素单一、预测精度不高的问题,充分利用长短时记忆（LSTM）网络在时序数据处理方面的优势,结合路网交通流时空分析并运用LSTM模型进行预测。通过对路网中路段检测站点间交通流数据进行相关性计算,并设置不同阈值来选择出代表路段的编号构造原始数据矩阵,对矩阵进行压缩来增加运算效率,最后将压缩矩阵输入模型中进行预测。设置仿真对比实验,验证了提出的方法相较于其他几种模型预测准确率平均可提升11.84%,是一种高效率的交通流预测方法。     

Fisher discrimination based low rank matrix recovery for face recognition

In this paper, we consider the issue of computing low rank (LR) recovery of matrices with sparse errors. Based on the success of low rank matrix recovery in statistical learning, computer vision and signal processing, a novel low rank matrix recovery algorithm with Fisher discrimination regularization (FDLR) is proposed. Standard low rank matrix recovery algorithm decomposes the original matrix into a set of representative basis with a corresponding sparse error for modeling the raw data. Motivated by the Fisher criterion, the proposed FDLR executes low rank matrix recovery in a supervised manner, i.e., taking the with-class scatter and between-class scatter into account when the whole label information are available. The paper shows that the formulated model can be solved by the augmented Lagrange multipliers and provides additional discriminating power over the standard low rank recovery models. The representative bases learned by the proposed method are encouraged to be closer within the same class, and as far as possible between different classes. Meanwhile, the sparse error recovered by FDLR is not discarded as usual, but treated as a feedback in the following classification tasks. Numerical simulations demonstrate that the proposed algorithm achieves the state of the art results.     

基于字典和加权低秩恢复的显著目标检测

显著目标检测旨在辨别出自然图像中的显著区域。为了提高检测效果,提出了基于字典和加权低秩恢复的显著目标检测。首先,在低秩恢复模型中融入字典,以更好地将低秩矩阵和稀疏矩阵分离;然后,获取颜色、位置和边界连接先验对应的稀疏矩阵,根据其显著值生成先验系数;最后,将3个先验用自适应系数组合的方式构造权重矩阵,并融入到低秩恢复模型中。在4个具有挑战性的数据集上将其与11种算法进行比较,实验结果表明,所提算法的效果最好。     

基于矩阵分解的海洋SAR图像舰船检测

针对海洋原始图像与低秩和稀疏矩阵分解模型数据结构不一致的问题,本文提出一种新的基于矩阵分解的海洋SAR图像舰船检测方法。首先该方法需对结构化相似的海洋SAR图像进行重组;然后根据重组矩阵特性适应性设计一个分解精度更高、分解速度更快的新矩阵分解模型,并利用增广拉格朗日乘子法求解模型,在不依赖任何杂波模型和检测统计量的前提下,实现代表舰船目标的稀疏成分的提取;最后利用形态学处理进行优化,实现海洋SAR图像舰船目标的检测。基于高分三号SAR卫星数据的实验结果表明,相比已有的基于鲁棒主成分分析的舰船检测方法,本文方法在处理复杂海况时,能更快速度地以较好的形状从海杂波中准确提取舰船目标,具有更好的鲁棒性。     

基于低秩表示中稀疏误差的可变光照和局部遮挡人脸识别

可变光照和有遮挡人脸识别是人脸识别问题中的一个难点。受到鲁棒主成分分析法(RPCA)和稀疏表示分类法(SRC)的启发,提出一种基于低秩表示(LRR)中稀疏误差图像的可变光照有遮挡人脸识别算法。在训练阶段,利用LRR计算每类人脸低秩数据矩阵,在此基础上求解每类人脸图像低秩映射矩阵,通过各类低秩映射矩阵将未知人脸图像投影得到每类下的低秩数据矩阵和稀疏误差矩阵,为了有效提取稀疏误差图像中的鉴别信息,分别对稀疏误差图像进行边缘检测和平滑度分析,设计了基于两者加权和的类别判据。在Extended Yale B和AR两个数据库上进行了详细的实验分析,实验结果与其它算法相比较有明显提高,证实了所提算法的有效性和鲁棒性。     

基于低秩子空间投影和Gabor特征的稀疏表示人脸识别算法

目前的人脸识别算法常常忽视训练过程中噪声的影响,特别是在训练数据和待测数据都受到噪声污染的情况下,识别性能会明显下降。针对含有光照变化、伪装、遮挡及表情变化等较大噪声的人脸识别问题,提出了一种基于低秩子空间投影和Gabor特征的稀疏表示人脸识别算法。该算法首先通过低秩矩阵恢复算法得到训练样本的潜在低秩结构和稀疏误差结构;然后利用主成分分析法找到低秩结构的Gabor特征所在低秩子空间的变换矩阵;再通过变换矩阵将所有样本的Gabor特征向量投影到低秩子空间上,在该低秩子空间上使用稀疏表示分类算法进行最终的分类识别。在Extend Yale B和AR数据库上的实验表明,新算法具有较高的识别率和较强的抗干扰能力。     

基于船舶自动识别系统信息和Hough变换的海上船舶航道提取

对远海大面积海域进行航道提取,由于缺少连续的船舶航行数据,传统轨迹聚类算法不再适用。针对该问题,提出了一种利用Hough变换提取船舶航道的方法。基于船舶自动识别系统（AIS）数据,对监视海域划分网格,分析海上船舶密度分布;针对网格大小影响密度分布分辨力问题,采用中值滤波和形态学滤波对船舶密度分布进行修正。基于此利用Hough变换和核密度估计结合的方法提取海上船舶航道,估计航道宽度,用真实历史AIS数据对该方法进行实验验证。实验结果表明：轨迹聚类算法无法提取船舶密度较低区域的航道,轨迹簇内的船舶轨迹数量占该区域轨迹总数的29.81%;而所提方法提取的航道内轨迹数量占比达95.89%,证明了所提方法的有效性。     

联合矩阵F范数的低秩图像去噪

摘 要：目的：低秩矩阵恢复是通过最小化矩阵核范数来获得低秩解,然而待恢复低秩矩阵相关性低的要求往往会导致求解不稳定的情况。方法：针对该问题,研究一种基于变量分裂的低秩图像恢复去噪算法,引入待恢复矩阵的Frobenius范数作为新正则项,与原有低秩矩阵的核范数组成联合正则化项,对问题进行凸松弛后,采用变量分裂的增广拉格朗日乘子法求解。结果：为考察方法的稳定性和去噪能力,选取了不同参数类型的加噪图像进行仿真,并结合恢复时间、信噪比、差错率等评价标准与现有低秩矩阵恢复算法进行对比。结论：实验结果表明增加Frobenius范数的低秩矩阵恢复模型在保持原有低秩稀疏恢复的前提下,具有良好的去噪性能,对相关性强的低秩图像恢复结果稳定性好,获得了更高的信噪比。     

基于聚类数的评分矩阵恢复算法

评分矩阵（rating matrix）的特点是高维、稀疏、低秩,对其研究的主要方法是低秩矩阵恢复。对这些算法而言,不同评分矩阵的秩,会得到不同的恢复精度。但目前没有理论来研究评分矩阵秩的估计,从而影响了这些算法的应用。从理论上分析了用户聚类数与评分矩阵秩的关系,给出用户聚类数的计算方法,并在此基础上提出一种基于聚类数的秩1矩阵恢复（Clusters Number Rank-1 Matrix Completion,CN-R1MC）算法来恢复评分矩阵。通过在多个推荐系统数据集上的实验证明：用户聚类数能较好地近似评分矩阵的秩,这对提高评分矩阵的恢复精度有重要的作用。所提出的算法有较好的应用价值。     

正则化的加权不完全鲁棒主成分分析方法及其在 无线传感器网络节点轨迹拟合中的应用

针对稀疏矩阵奇异值分解（SRSVD）方法和半精确增广拉格朗日（SEALM）算法在采样比例小且稀疏噪声大,以及存在高斯噪声时不能准确拟合无线传感器网络（WSN）节点轨迹的问题,提出一种正则化的加权不完全鲁棒主成分分析（RWIRPCA）方法。首先,将不完全鲁棒主成分分析（IRPCA）应用于节点轨迹拟合;然后,在IRPCA的基础上,为了更好地刻画矩阵的低秩性和稀疏性,以及增强模型的抗高斯噪声性能,分别对低秩矩阵和稀疏矩阵进行加权;最后,将高斯噪声矩阵的F范数作为正则项,应用于节点轨迹拟合。仿真结果表明,IRPCA和RWIRPCA在采样比例小且稀疏噪声大时拟合效果均优于SRSVD和SEALM方法,特别是所提的RWIRPCA在稀疏噪声和高斯噪声同时存在时,仍能取得准确且稳定的拟合效果。