基于QPSO-MIL算法的图像标注

在多数现有图像标注图像库中,关键字只标注在图像级而非区域级,使有监督学习方法在图像标注中难以应用.基于量子粒子群优化算法(quantum-behaved particle swarm optimization,QPSO)提出了一种新的多示例学习(multi-instance learning,MIL)算法--QPSO-MIL算法,在多示例学习的框架下将基于区域的图像标注问题描述成一个有监督的学习问题.该方法将图像当作包,分割的区域当作包中的示例,利用多样性密度(DD)函数,定义了粒子的适应度向量.在示例空间,利用QPSO方法在各个维度上同时搜索DD函数的全局极大值点,作为关键字的概念点,然后根据Bayesian后验概率最大准则(MAP)对图像进行标注.通过ECCV 2002图像库的实验结果表明,QPSO-MIL算法是有效的.     

集成模糊LSA与MIL的图像分类算法

针对自然图像的分类问题,提出一种基于模糊潜在语义分析(LSA)与直推式支持向量机(TSVM)相结合的半监督多示例学习(MIL)算法.该算法将图像当作多示例包,分割区域的底层视觉特征当作包中的示例.为了将MIL问题转化成单示例问题进行求解,首先利用K-Means方法对训练包中所有的示例进行聚类,建立"视觉词汇表";然后根据"视觉字"与示例之间的距离定义模糊隶属度函数,建立模糊"词-文档"矩阵,再采用LSA方法获得多示例包(图像)的模糊潜在语义模型,并通过该模型将每个多示例包转化成单个样本;采用半监督的TSVM训练分类器,以利用未标注图像来提高分类精度.基于Corel图像库的对比实验结果表明,与传统的LSA方法相比,模糊LSA的分类准确率提高了5.6%,且性能优于其他分类方法.     

基于AFSVM-MIL算法的图像标注*

通常情况下关键字只标注在图像上,而多示例(MIL)检索的需要将关键字下沉到区域.针对这个问题,在模糊支持向量机算法(FSVM)的基础上提出了一种改进的自适应模糊支持向量机多示例学习算法(AFSVM-MIL算法),在多示例学习的框架下把区域级的图像标注变成了一种有监督的学习.该方法利用AFSVMMIL对训练集进行分类,结...     

基于半监督多示例学习的对象图像检索

针对基于对象的图像检索问题,提出一种新的半监督多示例学习(MIL)算法.该算法将图像当作包,分割区域的视觉特征当作包中的示例,按"点密度"最大原则,提取"视觉语义"构造投影空间;然后利用定义的非线性函数将包映射成投影空间中的一个点,以获得图像的"投影特征",并采用粗糙集(RS)方法对其进行属性约简;最后利用直推式支持向量机(TSVM)进行半监督的学习,得到分类器.实验结果表明,该方法有效且性能优于其他方法.     

基于Voronoi K阶邻近图的半监督学习自动图像标注

在为自动图像标注构建相似图的过程中,针对传统的方法是基于图像间的视觉相似性,其没有考虑到数据集中某个子数据集内的结构信息这一问题,提出一种基于Voronoi k阶邻近图的半监督学习自动图像标注方法。该方法充分考虑Voronoi k阶邻近图能很好地表达空间目标的影响区域以及可以方便地进行空间邻近的描述与推理的特性,将特征空间内的图像数据点分布信息融合到点对间的相似度量表示中,利用未标注样本挖掘图像特征的内在规律,然后把半监督学习的方法和多标记学习有效结合起来,从而达到对图像进行自动标注。实验结果表明,提出的标注方法可行,同时标注结果与传统的标注方法相比得到了明显改善。     

基于编码器-解码器的半监督图像语义分割

基于深度卷积神经网络的图像语义分割方法需要大量像素级标注的训练数据,但标注的过程费时又费力.本文基于生成对抗网络提出一种编码-解码结构的半监督图像语义分割方法,其中编码器-解码器模块作为生成器,整个网络通过耦合标准多分类交叉熵损失和对抗损失进行训练.为充分利用浅层网络包含的丰富的语义信息,本文将编码器中不同尺度的特征输入到分类器,并将得到的不同粒度的分类结果融合,进而优化目标边界.此外,鉴别器通过发现无标签数据分割结果中的可信区域,以此提供额外的监督信号,来实现半监督学习.在PASCAL VOC 2012和Cityscapes上的实验表明,本文提出的方法优于现有的半监督图像语义分割方法.     

包空间多示例图像自动分类

为了有效地解决多示例图像自动分类问题,提出一种将多示例图像转化为包空间的单示例描述方法.该方法将图像视为包,图像中的区域视为包中的示例,根据具有相同视觉区域的样本都会聚集成一簇,用聚类算法为每类图像确定其特有的“视觉词汇”,并利用负包示例标注确定的这一信息指导典型“视觉词汇”的选择;然后根据得到的“视觉词汇”构造一个新的空间—包空间,利用基于视觉词汇定义的非线性函数将多个示例描述的图像映射到包空间的一个点,变为单示例描述;最后利用标准的支持向量机进行监督学习,实现图像自动分类.在Corel图像库的图像数据集上进行对比实验,实验结果表明该算法具有良好的图像分类性能.     

一种基于流行排序的区域图像检索方法*

提出了一种结合多示例学习和流行排序的图像检索方法,将图像检索作为多示例学习框架下的流行排序,通过给出适合图像在包空间的有效度量方式,将流行排序的方法和多示例学习有效结合起来,从而获得更准确的检索结果。实验结果表明,运用流行排序的区域图像检索方法是可行的,同时,检索结果与传统的区域图像检索方法相比,检索率得到了明显的提高。     

多核多示例学习的糖尿病视网膜病变诊断

目的 在传统糖尿病视网膜病变（糖网）诊断系统中,微动脉瘤和出血斑病灶检测的精确性决定了最终诊断性能。目前的检测诊断方法为了保证高敏感性而产生了大量假阳性样本,由于数据集没有标注病灶区域导致无法有效地建立监督性分类模型以去除假阳性。为了解决监督性学习在糖网诊断中的问题,提出一种基于多核多示例学习的糖网病变诊断方法。方法 首先,检测疑似的微动脉瘤和出血斑病灶区域,并将其视为多示例学习模型中的示例,而将整幅图像视为示例包,从而将糖网诊断转化为多示例学习问题;其次,提取病灶区域的特征对示例进行描述,并通过极限学习机（ELM）分类算法过滤不相关示例以提升后续多示例学习的分类性能;最后,构建多核图的多示例学习模型对健康图像和糖网病变图像进行分类,以实现糖网病变的诊断。结果 通过对国际公共数据集MESSIDOR进行糖网病变诊断评估实验,获得的准确率为90.1%,敏感性为92.4%,特异性为91.4%,ROC（receiver operating characteristic）曲线下面积为0.932,相比其他算法具有较大性能优势。结论 基于多核多示例学习方法在无需提供病灶标注的情况下,能够高效自动地对糖网病变进行诊断,从而既能避免医学图像中标注病灶的费时费力,又可以免除分类算法中假阳性去除的问题,获得较好的效果。     

基于流行排序的多示例图像检索方法

为了提高图像检索的性能,提出了一种基于流行排序的多示例图像检索方法,将分割后的图像表示为多示例的形式,通过给出适合图像在包空间的度量方式,有效结合流行排序和多示例学习的方法来进行图像检索.实验结果表明,采用所提出的方法的检索结果与传统的检索方法相比,检索率得到了明显的提高,检索结果更符合人的视觉习惯.     

半监督多示例核

在多示例学习中引入利用未标记示例的机制,能降低训练的成本并提高学习器的泛化能力。当前半监督多示例学习算法大部分是基于对包中的每一个示例进行标记,把多示例学习转化为一个单示例半监督学习问题。考虑到包的类标记由包中示例及包的结构决定,提出一种直接在包层次上进行半监督学习的多示例学习算法。通过定义多示例核,利用所有包(有标记和未标记)计算包层次的图拉普拉斯矩阵,作为优化目标中的光滑性惩罚项。在多示例核所张成的RKHS空间中寻找最优解被归结为确定一个经过未标记数据修改的多示例核函数,它能直接用在经典的核学习方法上。在实验数据集上对算法进行了测试,并和已有的算法进行了比较。实验结果表明,基于半监督多示例核的算法能够使用更少量的训练数据而达到与监督学习算法同样的精度,在有标记数据集相同的情况下利用未标记数据能有效地提高学习器的泛化能力。     

结合包光滑性的半监督多示例核学习方法

以往半监督多示例学习算法常把未标记包分解为示例集合,使用传统的半监督单示例学习算法确定这些示例的潜在标记以对它们进行利用。但该类方法认为多示例样本的分类与其概率密度分布紧密相关,且并未考虑包结构对包分类标记的影响。提出一种基于包层次的半监督多示例核学习方法,直接利用未标记包进行半监督学习器的训练。首先通过对示例空间聚类把包转换为概念向量表示形式,然后计算概念向量之间的海明距离,在此基础上计算描述包光滑性的图拉普拉斯矩阵,进而计算包层次的半监督核,最后在多示例学习标准数据集和图像数据集上测试本算法。测试表明本算法有明显的改进效果。     

Multi-Instance Learning from Supervised View

In multi-instance learning, the training set comprises labeled bags that are composed of unlabeled instances, and the task is to predict the labels of unseen bags. This paper studies multi-instance learning from the view of supervised learning. First, by analyzing some representative learning algorithms, this paper shows that multi-instance learners can be derived from supervised learners by shifting their focuses from the discrimination on the instances to the discrimination on the bags. Second, considering that ensemble learning paradigms can effectively enhance supervised learners, this paper proposes to build multi-instance ensembles to solve multi-instance problems. Experiments on a real-world benchmark test show that ensemble learning paradigms can significantly enhance multi-instance learners.     

基于弱标签的多示例迁移学习方法

作为监督学习的一种变体,多示例学习(MIL)试图从包中的示例中学习分类器。在多示例学习中,标签与包相关联,而不是与单个示例相关联。包的标签是已知的,示例的标签是未知的。MIL可以解决标记模糊问题,但要解决带有弱标签的问题并不容易。对于弱标签问题,包和示例的标签都是未知的,但它们是潜在的变量。现在有多个标签和示例,可以通过对不同标签进行加权来近似估计包和示例的标签。提出了一种新的基于迁移学习的多示例学习框架来解决弱标签的问题。首先构造了一个基于多示例方法的迁移学习模型,该模型可以将知识从源任务迁移到目标任务中,从而将弱标签问题转换为多示例学习问题。在此基础上,提出了一种求解多示例迁移学习模型的迭代框架。实验结果表明,该方法优于现有多示例学习方法。     

结合模糊聚类的多示例集成算法

针对许多多示例算法都对正包中的示例情况做出假设的问题,提出了结合模糊聚类的多示例集成算法(ISFC).结合模糊聚类和多示例学习中负包的特点,提出了"正得分"的概念,用于衡量示例标签为正的可能性,降低了多示例学习中示例标签的歧义性;考虑到多示例学习中将负示例分类错误的代价更大,设计了一种包的代表示例选择策略,选出的代表示...     

基于多示例学习的图像检索方法

由于多示例学习能够有效处理图像的歧义性,因此被应用于基于内容的图像检索(CBIR)。本文提出一种基于多示例学习的CBIR方法,该方法将图像作为多示例包,基于高斯混合模型和改进的EM算法全自动分割图像,并提取颜色、纹理、形状和不变矩等区域信息作为示例向量生成测试图像包。根据用户选择的实例图像生成正包和反包,使用多种多示例学习算法进行学习,实现图像检索和相关反馈,得到了较好的效果。     

Transductive Multi-Instance Multi-Label learning algorithm with application to automatic image annotation

Automatic image annotation has emerged as an important research topic due to its potential application on both image understanding and web image search. Due to the inherent ambiguity of image-label mapping and the scarcity of training examples, the annotation task has become a challenge to systematically develop robust annotation models with better performance. From the perspective of machine learning, the annotation task fits both multi-instance and multi-label learning framework due to the fact that an image is usually described by multiple semantic labels (keywords) and these labels are often highly related to respective regions rather than the entire image. In this paper, we propose an improved Transductive Multi-Instance Multi-Label (TMIML) learning framework, which aims at taking full advantage of both labeled and unlabeled data to address the annotation problem. The experiments over the well known Corel 5000 data set demonstrate that the proposed method is beneficial in the image annotation task and outperforms most existing image annotation algorithms.