基于改进局部切空间排列的流形学习算法

局部切空间排列是一种广受关注的流形学习算法,其具备实现简单、全局最优等特点,但其难以有效处理稀疏采样或非均匀分布的高维观测数据。针对这一问题,该文提出一种改进的局部切空间排列算法。首先,提出一种基于L1范数的局部切空间估计方法,由于同时考虑了距离和结构因素,该方法得到的切空间较主成分分析方法更为准确。其次,在坐标排列步骤为了减小排列误差,设计了一种基于流形结构的加权坐标排列方案,并给出了具体的求解方法。基于人造数据和真实数据的实验表明,该算法能够有效地处理稀疏和非均匀分布的流形数据。     

基于核Fisher判别字典学习的稀疏表示分类

在基于稀疏表示分类的模式识别中,字典学习(DL) 可以为稀疏表示获得更为精简的数据表示。最近的基于Fisher判别的字典学习(FDDL)可以学 习到更加判别的稀疏字典,使得稀疏表示分类具有很强的识别性能。核空间变换可以学习到 非线性结构信息,这对判别分类非常有用。为了充分利用 核空间特性以学习更加判别的稀疏字典来提升最终的识别性能,在FDDL的基础上,提出了两 种核化的稀疏表示DL方法。首先原始训练数据被投影到高维核空间,进行基于Fisher 判别的核稀 疏表示DLFDKDL;其次在稀疏系数上附加核Fisher约束,进行基于核Fisher判别的核稀疏表 示DL(KFDKDL),使得所学习的字典具有更强的判别能力。在多个公开的图像数据库上的稀疏 表示分类实验结果验证了所提出的FDKDL和KFDKDL方法的有效性。     

基于有监督的核局部线性嵌入的人脸性别识别

流形学习方法可以有效地发现存在于高维图像空间的低维子流形并进行维数约简,但它是一种非监督学习方法,其鉴别能力反而不如传统的维数约简方法,而且流形学习方法大多没有明晰的投影矩阵,很难直接对新样本进行维数约简.针对这两个问题,提出一种新的有监督的核局部线性嵌入算法(SKLLE,supervised kernel local linear embedding).该算法通过非线性核映射将人脸样本投影到高维核特征空间,然后将人脸局部流形的结构信息和样本的类别信息进行有效地结合进行维数约简,提取低维鉴别流形特征用于分类.SKLLE算法不仅能发现嵌入于高维人脸图像的低维子流形,而且增强了局部类间的联系,同时对新样本有较好的泛化性,实验结果表明该算法能有效的提高人脸性别识别的性能.     

基于半监督稀疏流形嵌入的高光谱影像特征提取

高光谱影像具有波段数多、冗余度高的特点,因此特征提取成为高光谱影像分类的研究热点。针对此问题,该文提出一种半监督稀疏流形嵌入(S3ME)算法,该方法充分利用标记样本和无标记样本,通过基于切空间的稀疏流形表示来自适应地揭示数据间的相似关系,并利用稀疏系数构建一个半监督相似图。在此基础上,增加了图中同类标记样本的权重,然后在低维空间中保持图的相似关系不变,并最小化加权距离和,获得投影矩阵实现特征提取。S3ME方法不仅能揭示数据间的稀疏流形结构,而且增强了同类数据的集聚性,能有效提取出鉴别特征,改善分类效果。该文提出的S3ME方法在PaviaU和Salinas高光谱数据集上的总体分类精度分别达到84.62%和88.07%,相比传统特征提取方法提升了地物分类性能。     

基于可区分性加权的模糊核说话人识别

 针对训练和识别语音数据较少的情况,本文提出了一种新的说话人识别算法.通过核映射,在高维特征空间对说话人的语音特征进行模糊矢量量化.为了增加说话人之间的可区分性,提出了一种基于高维特征空间的码字矢量的权值分配方法,对具有较强区分性的码字矢量分配较大的权值,并将产生的权值和说话人的码书一起形成说话人数据库.识别时,提出一种模糊核加权最近邻近分类器,在高维特征空间中对说话人进行匹配.实验表明,该算法在训练语音少于8s,识别语音为1s时,能够得到较好的识别结果.     

基于核空间联合稀疏表示和指数平滑的多基地水下小目标识别

针对多基地水下小目标分类识别问题,本文提出了一种基于核空间联合稀疏表示和指数平滑的多基地水下小目标识别方法 .对水下目标多角度散射信号提取6种典型的具有信息互补性和关联性的特征,提出一种随机森林（Random Forest,RF）和最小冗余最大相关（minimum Redundancy and Maximum Relevance,mRMR）相结合的特征选择方法（RF-mRMR）,得出综合的特征重要性排序结果 .通过实验得出分类模型所需的最优特征子集,达到降低数据处理复杂度和提高目标分类结果的目的 .为了捕捉到数据中的高阶结构,在联合稀疏表示模型的基础上,使用核函数将线性不可分的特征数据映射到高维核特征空间.为了充分挖掘稀疏重构后包含在残差波段中的有用信息,使用指数平滑公式对具有一定意义的残差信息进行再利用,最后由核特征空间下的最小误差准则判定目标的类别.应用本文提出的方法对4类目标的海试数据进行识别,结果表明,相较于其他7种对比算法,本文提出的改进方法具有更好的分类性能,而且大多数情况下,本文提出的算法在双基地声呐模式下具有比单基地声呐更高的识别准确率和更低的虚警率.     

基于无监督特征选择的高光谱图像分类方法

在高光谱图像分类中,丰富的数据提升了其地物 识别能力。然而,由于样本特 征数大且有标记训练样本点少,导致“维度灾难”问题。本文提出一种基于无监督特征选择 的高光谱图像分类方 法,该方法同时考虑数据的流形嵌入映射和稀疏表达,将特征选择问题转化为一个优 化问题,数据的流形嵌入和稀疏表达作为约束项加入目标函数。设计了三个目标函 数,第一个目标函数描述流形学习的局部性原则,第二个目标函数将原始样本点回归 到低维嵌入空间,第三个目标函数对回归系数进行正则化。针对目标函数非凸的问 题,用迭代的方法来解这个约束优化问题,给出了解该优化问题的算法。优选特征用 于参与后续的分类识别任务。在真实的高光谱数据集上的实验表明,新方法能够提高 分类的精度。     

基于Grassmann流形几何深度网络的图像集识别方法

近年来,深度学习以其强大的非线性计算能力在目标检测和识别任务中取得了巨大的突破。现有的深度学习网络几乎都是以数据的欧氏结构为前提,而在计算机视觉中许多数据都具有严格的流形结构,如图像集可表示为Grassmann流形。基于数据的流形几何结构来设计深度学习网络,将微分几何理论与深度学习理论相结合,提出一种基于Grassmann流形的深度图像集识别网络。同时在模型训练过程中,使用基于矩阵链式法则的反向传播算法来更新模型,并将权值的优化过程转换为Grassmann流形上的黎曼优化问题。实验结果表明:该方法不仅在结果上识别准确率得到了提高,同时在训练和测试速度上也有一个数量级的提升。     

基于非线性流形学习的ISAR目标识别研究

详细分析了逆合成孔径雷达（Inverse Synthetic Aperture Radar, ISAR）二维像的非线性流形结构特点,指出ISAR二维像可以看作是由位置、姿态和尺度等内在参数共同作用而张成的一个在高维图像空间中的非线性流形。在此基础上,论文将非线性流形学习的思想引入到ISAR目标识别领域,提出了一种基于局部保持投影（Locality Preserving Projections, LPP）算法和k近邻分类器的ISAR二维像特征提取和目标识别方法。该方法首先利用LPP算法对维数较高的ISAR二维像进行降维,然后采用具有拒识功能的k近邻分类器对四类飞机目标进行了分类识别。仿真实验结果表明,LPP算法能够发现嵌入在高维ISAR图像空间中的低维非线性流形,并且能够利用LPP算法降维后的特征获得较高的识别率。     

基于核不相关邻域保持投影的毫米波雷达目标识别

流形学习的提出和发展为毫米波雷达目标识别提供了新的思路。针对传统特征提取算法的不足,提出了一种基于核的非线性流形学习算法,即核不相关邻域保持投影(KUNPP)。该算法在邻域保持投影的基础上引入再生核,将数据映射到Hilbert空间;在Hilbert空间内执行邻域保持投影算法,并引入不相关约束,使得到的特征向量具有不相关性,减少冗余信息。将KUNPP应用于毫米波雷达目标识别,仿真数据集和实测数据集的实验结果均表明算法能取得较好的结果。     

一种基于自适应核字典学习的SAR目标识别方法

提出一种基于自适应核字典学习的合成孔径雷达（synthetic aperture radar，SAR）目标识别方法.该方法首先将SAR图像的特征信息通过核函数映射到高维度的核空间中并进行字典学习；然后根据更新后的字典动态计算稀疏度；最后依据最小重构误差准则实现SAR目标识别.在公开数据集MSTAR上的仿真实验结果表明，该方法提取到的特征信息可分度高，对SAR目标的识别具有较好的性能.     

Kernel collaboration representation-based manifold regularized model for unconstrained face recognition

Most recent researches have demonstrated the effectiveness of using kernel function into sparse representation and collaborative representation, which can overcome the problem of ignoring the nonlinear relationship of samples in face recognition and other classification problems. Considering the fact that space structure information (i.e., manifold structure or spatial consistence) can help a lot in robust sparse coding by nonlinear kernel metrics. In our paper, we present a kernel collaborative representation-based manifold regularized method, where we apply kernel collaborative representation with \({{\ell }_{2}}\)-regularization-based classifier and add spatial similarity structure to collaborative representation for benefiting classification accuracy. Meanwhile, the local binary patterns feature is used to increase discrimination of classifier and reduce the sensitivity to unconstrained case (i.e., occlusion or noise). So our method is a joint model of linear and nonlinear, local feature and distance metrics, kernel subspace structure and manifold structure. Experiments show that the proposed method outperforms several similar state-of-the-art methods in terms of accuracy and time cost.     

一种应用于人脸识别的核正交等度规映射算法

针对人脸识别中的特征提取,提出了一种新的核正交等度规映射(KOIsoP,kernel orthogonal isometric projection)人脸识别算法。首先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,从而更好地提取人脸非线性流形结构信息。然后通过等度规映射做一线性映射得到基向量。最后正交化得到的基向量,使得算法更利于保留人脸非线性子流形空间与距离有关的结构信息和重构样本,以便获得更好的识别效果。ORL和PIE库上的人脸识别实验验证了算法的有效性。     

基于多核稀疏编码的三维人体姿态估计

为了准确有效的重构多视角图像中的三维人体姿态,该文提出一种基于多核稀疏编码的人体姿态估计算法.首先,针对连续帧姿态估计的歧义问题,该文设计了一种用于表达多视角图像的HA-SIFT描述子,其中,人体局部拓扑、肢体相对位置及外观信息被同时编码;然后,在多核学习框架下建立同时考虑特征空间内在流形结构与姿态空间几何信息的目标函数,并在希尔伯特空间优化目标函数以更新稀疏编码、过完备字典与多核权值;最后,利用姿态字典原子的线性组合来估计对应未知输入的三维人体姿态.实验结果表明,与核稀疏编码、Laplace稀疏编码及Bayesian稀疏编码相比,文本方法具有更高的估计精度.     

流形学习算法分析及在人脸数据库上的应用

为了更高效的处理高维数、高复杂性的非线性数据,发现其嵌入在源数据空间中的本维特征,提出了基于局部光滑逼近思想的流形学习算法,通过局部线性误差逼近最小化,实现将高维数据映射到低维空间.在FREY人脸数据库上进行降维实验,证明了该方法的可行性和有效性.     

高时相星载序贯SAR图像运动目标检测方法

该文针对低信杂噪比条件下运动目标检测难的现状,提出了高时相星载序贯合成孔径雷达(SAR)图像运动目标检测方法。首先,根据检测机理的不同将现有星载SAR运动目标检测方法分为3类,并进行了对比分析;其次,基于凝视观测模式建模分析了高帧频序贯SAR图像获取方式;在此基础上,将动目标检测等效为未知尺度、未知到达时间的一维瞬态微弱扰动信号检测,并理论分析了沿时间维高帧频序贯SAR图像间动目标幅度扰动的sinc函数形式,背景杂波幅度的缓变和系统噪声幅度的无规则快变状态;再次,为实现目标和杂波、噪声的可分性,基于核函数机理实现了动目标在高维空间的深度关联;最后,通过仿真和真实数据验证了所提方法的有效性,并分析了检测性能。性能分析结果表明在低信杂噪比条件下所提方法检测性能优于传统的恒虚警类方法。