基于主成分分析的字典学习

在??奇异值字典学习方法的基础上,结合主成分分析方法提出了??主成分分析字典学习方法。该方法取代了??奇异值分解(KSVD)方法中对误差项直接进行SVD分解来更新原子,取而代之的是通过对误差项进行PCA分解,提取其主成分作为字典中原子的更新。仿真结果表明,与KSVD字典学习方法相比,所提出的方法字典学习效果更好,对训练样本的表达误差更小,学习字典更能表达训练样本的特征。     

基于字典学习的非局部均值去噪算法

针对非局部均值中相似度的衡量问题,提出了一种基于字典学习的度量算法。首先利用局部像素群块匹配方法消除不相似的图像块带来的干扰,然后对含有噪声的相似块采用字典学习的方法降噪。与经典的字典学习不同的是,对相似块采用联合稀疏编码的思想,利用主成分分析法学习一个高效紧字典,保留相似块间的相关性信息。采用降噪后的图像块间的欧氏距离计算像素间的相似度,能更好地反映相似块的相似性。实验结果表明,所提出的方法在峰值信噪比和视觉效果方面都优于传统算法,尤其对含有较多细节且结构相似性强的图像,细节和纹理部分的保持效果更好,算法的鲁棒性也优于传统算法.     

基于数据集稀疏度的频繁项集挖掘算法性能分析

频繁项集挖掘（FIM）是最基础的数据挖掘任务之一,被挖掘数据集的特征对FIM算法的性能有着显著影响。数据集稀疏度是体现数据集本质特征的属性之一,不同类型的FIM算法对数据集稀疏度的可扩展性有着很大的不同。针对如何量化度量数据集稀疏度及稀疏度对不同类型FIM算法性能影响等问题,首先回顾并讨论了已有的度量方法,然后提出两种新的量化度量数据集稀疏度的方法（基于事务差异度的度量方法和基于FP-Tree的度量方法）。这两种度量方法均考虑了FIM任务背景下最小支持度对数据集稀疏度的影响,反映的是事务频繁项集之间的差异度。最后通过实验验证了不同类型FIM算法对数据集稀疏度的可扩展性。实验结果表明,数据集稀疏度与最小支持度成反比,基于垂直格式的FIM算法在三类典型FIM算法中具有最佳的稀疏度可扩展性。     

基于原子Fisher判别准则约束字典学习算法

为了提高字典的判别性能,提出基于原子Fisher判别准则约束的字典学习算法AFDDL。首先,利用特定类字典学习算法为每个原子分配一个类标,计算同类原子和不同类原子间的散度矩阵。然后,利用类内散度矩阵和类间散度矩阵的迹的差作为判别式约束项,促使不同类原子间的差异最大化,并在最小化同类原子间差异的同时减少原子间的自相关性,使得同类原子尽可能地重构某一类样本,提高字典的判别性能。在AR、FERET和LFW三个人脸数据库和USPS手写字体数据库中进行实验,实验结果表明,在四个图像数据库中,所提算法在识别率和训练时间方面均优于类标一致的K奇异值分解（LC-KSVD）算法、局部特征和类标嵌入约束的字典学习（LCLE-DL）算法、支持矢量指导的字典学习（SVGDL）算法和Fisher判别字典学习算法;且在四个数据库中,该算法也比稀疏表示分类（SRC）和协同表示分类（CRC）取得更高的识别率。     

基于竞争学习的稀疏受限玻尔兹曼机机制

针对受限玻尔兹曼机（RBM）无监督训练存在特征同质化问题以及现有稀疏受限玻尔兹曼机（SRBM）难以自适应稀疏的缺陷,提出了一种基于竞争学习的RBM稀疏机制方法。首先设计基于神经元权值向量与输入向量间夹角余弦值的距离度量,评估两者相似度;然后在训练过程中对不同样本选择出基于距离度量的最优匹配隐单元;其次根据最优匹配隐单元激活状态计算对其他隐单元的稀疏惩罚度;最后执行参数更新并依据深度模型训练过程,将竞争稀疏应用于深度玻尔兹曼机（DBM）的构建中。通过手写数字识别实验证明,与误差平方和正则化因子相比,基于该稀疏机制的DBM分类准确率提高了0.74%,平均稀疏度提高了5.6%,且无需设置稀疏参数,因此,该稀疏机制可提高RBM等无监督训练模型的训练效率,并应用于深度模型的构建中。     

基于双正交基字典学习的图像去噪方法

为了提高图像去除白高斯噪声的性能,利用超完备字典作为图像的稀疏表示。超完备字典的冗余性可以有效地表示图像的各种几何奇异特征。在贝叶斯框架下,以图像块的稀疏表示定义了全局图像先验概率模型,给出了最大后验概率模型下的优化图像去噪算法。超完备字典使用两个不同的正交基构成,给出了基于奇异值分解（SVD）的优化字典计算方法。该方法充分利用正交基的特点,采用SVD方法进行高效的字典学习。基于双正交基字典的去噪算法提高了图像去噪性能,实验结果证实了所提方法的有效性。     

基于局部类内结构的鉴别性字典学习方法

针对支持向量引导的字典学习(support vector guided dictionary learning,SVGDL)的鉴别约束项只体现了大间隔原理,而没有很好地利用数据空间内在结构信息的问题,提出了一种新颖的鉴别性字典学习方法——基于局部类内结构的鉴别性字典学习方法。该方法结合了大间隔原理和局部Fisher线性鉴别分析作为鉴别约束条件来指导指点学习。通过建立一个局部类内散度矩阵来编码数据空间的分布结构,增强了挖掘同类数据空间局部结构的能力并进一步地表示了编码向量在数据空间中的局部相似性。为了评价提出方法在图像识别上的表现,在几个常见图像数据集上进行了实验。结果表明,提出方法与大间隔方法相比,在平均识别率上有着明显的提高。     

Gabor特征集结合判别式字典学习的稀疏表示图像识别

稀疏编码中字典的选择无论对图像重建还是模式分类都有重要影响,为此提出Gabor特征集结合判别式字典学习的稀疏表示图像识别算法.考虑到Gabor局部特征对光照、表情和姿态等变化的鲁棒性,首先提取图像对应不同方向、不同尺度的多个Gabor特征;然后将降维的增广Gabor特征矩阵作为初始特征字典,通过对该字典的学习得到字典原子对应类别标签的新结构化字典,新字典中特定类的子字典对相关的类具有好的表示能力,同时应用Fisher判别约束编码系数,使它们具有小的类内散度和大的类间散度;最后同时用具有判别性的重构误差和编码系数来进行模式分类.基于3个数据库的实验结果表明本文方法具有可行性和有效性.     

基于TransE的表示学习方法研究综述

为了及时了解基于TransE的表示学习方法的最新研究进展,通过归纳与整理,将基于TransE的表示学习方法分为基于复杂关系、基于关系路径、基于图像信息以及基于其他方面的方法四种类型。对每一种方法的设计思路、优缺点等进行了详细的分析,同时对基于TransE的表示学习方法的公共数据集与评价指标进行了对比、总结,对各种基于TransE的表示学习算法在实验中的表现进行了对比分析。从研究结果来看,PaSKoGE、NTransGH、TCE、TransD方法在进行链接预测和三元组分类任务上表现效果最好,值得推广和进一步拓展,并可在其特定于路径的嵌入、两层神经网络、三元组上下文、动态构造映射矩阵上进一步完善。     

稀疏约束图正则非负矩阵分解的增量学习算法

针对非负矩阵分解后数据的稀疏性降低、训练样本增多导致运算规模不断增大的现象,提出了一种稀疏约束图正则非负矩阵分解的增量学习算法。该方法不仅考虑数据的几何信息,而且对系数矩阵进行稀疏约束,并将它们与增量学习相结合。算法在稀疏约束和图正则化的条件下利用上一步的分解结果参与迭代运算,在节省大量运算时间的同时提高了分解后数据的稀疏性。在ORL和PIE人脸数据库上的实验结果表明了该算法的有效性。     

结合PCA及字典学习的高光谱图像自适应去噪方法

高光谱图像各波段图像噪声分布复杂,传统去噪方法难以达到理想效果。针对这一问题,在主成分分析（PCA）的基础上,结合噪声估计和字典学习,提出一种新的高光谱去噪方法。首先,对原始高光谱数据进行主成分变换得到一组主成分图像并根据能量比重将其划分为清晰图像组和含噪图像组;然后,根据任一波段图像的信息,利用奇异值分解（SVD）对图像进行噪声估计,再将得到的噪声估计方法与K-SVD字典学习去噪算法结合,提出一种具备自适应噪声估计特性的字典学习去噪算法,并将其应用于信息量较小的含噪图像组进行去噪处理;最后,按各主成分图像对应的信息量比例进行加权融合得到最终的去噪图像。通过对模拟与实际高光谱遥感图像的实验表明,与PCA、PCA-Bish、PCA-Contourlet三种去噪方法相比,所提方法去噪后图像的峰值信噪比（PSNR）可以提升1~3 dB,且具有更多的细节信息和更好的视觉效果。     

基于网络表征学习的混合缺陷预测模型

针对软件系统模块间具有依赖关系的问题,通过对软件系统网络结构进行分析,构建了基于网络表征学习的混合缺陷预测模型。首先,将软件系统以模块为单位转换成软件网络;然后,使用网络表征技术来无监督学习软件网络中每个模块的系统结构特征;最后,结合系统结构特征和卷积神经网络学习的语义特征构建一个混合缺陷预测模型。实验结果表明：在Apache三个开源软件poi、lucene和synapse上所提混合缺陷预测模型具有更好的缺陷预测效果,其F1指标比最优模型——基于卷积神经网络（CNN）的缺陷预测模型分别提高了3.8%、1.0%、4.1%。软件网络结构特征分析为缺陷预测模型的构建提供了有效的研究思路。     

基于自动编码器组合的深度学习优化方法

为了提高自动编码器算法的学习精度,更进一步降低分类任务的分类错误率,提出一种组合稀疏自动编码器(SAE)和边缘降噪自动编码器(mDAE)从而形成稀疏边缘降噪自动编码器(SmDAE)的方法,将稀疏自动编码器和边缘降噪自动编码器的限制条件加载到一个自动编码器(AE)之上,使得这个自动编码器同时具有稀疏自动编码器的稀疏性约束条件和边缘降噪自动编码器的边缘降噪约束条件,提高自动编码器算法的学习能力。实验表明,稀疏边缘降噪自动编码器在多个分类任务上的学习精度都高于稀疏自动编码器和边缘降噪自动编码器的分类效果;与卷积神经网络(CNN)的对比实验也表明融入了边缘降噪限制条件,而且更加鲁棒的SmDAE模型的分类精度比CNN还要好。     

基于主动表观模型的稀疏聚类人脸识别算法

在复杂的非人脸成分干扰以及训练样本过大、训练样本之间相似度较高的条件下,原始稀疏表示分类(SRC)算法识别准确率较低。针对上述问题,提出一种基于主动表观模型的稀疏聚类(CS-AAM)人脸识别算法。首先,利用主动表观模型快速、准确地对人脸特征点进行定位,获取主要人脸信息;然后,对训练样本进行K-means聚类,将相似程度高的图像分为一类,计算聚类中心,将该中心作为原子构造过完备字典并进行稀疏分解;最后,计算稀疏系数和重构残差对人脸图像进行分类、识别。将该算法与最近邻(NN)、支持向量机(SVM)、稀疏表示分类(SRC)、协同表示分类(CRC)人脸识别算法在ORL和Extended Yale B人脸数据库上对不同样本数及不同维数的人脸图像分别进行识别率测试,在相同样本数或相同维数情况下CS-AAM算法识别率均高于其他算法。在ORL人脸库中选取样本数为210时,相同维数条件下CS-AAM算法识别率为95.2%;在Extended Yale B人脸库上选取样本数为600时,CS-AAM算法识别率为96.8%。实验结果表明,该算法能够有效地提高人脸图像的识别准确率。     

基于表示学习和深度森林的长链非编码RNA编码短肽预测模型

长链非编码RNA（lncRNA）中的小开放阅读框（sORFs）能够编码长度不超过100个氨基酸的短肽。针对短肽预测研究中lncRNA中的sORFs特征不鲜明且高可信度数据尚不充分的问题,提出一种基于表示学习的深度森林（DF）模型。首先,使用常规lncRNA特征提取方法对sORFs进行编码;其次,通过自编码器（AE）进行表示学习来获得输入数据的高效表示;最后,训练DF模型实现对lncRNA编码短肽的预测。实验结果表明,该模型在拟南芥数据集上能够达到92.08%的准确率,高于传统机器学习模型、深度学习模型以及组合模型,且具有较好的稳定性;此外,在大豆与玉米数据集上进行的模型测试中,该模型的准确率分别能达到78.16%和74.92%,验证了所提模型良好的泛化能力。     

A psychometric user experience model based on fuzzy measure approaches

User experience (UX) is considered a key quality of interactive products in today’s competitive mass markets and is of growing interest in both academia and industry. UX concerns the encounters a user has while interacting with products, systems, and services. It is ubiquitous, omnipresent, and dynamic in nature, referring to the non-quantifiable, subjective, affective-based, and context-dependent processes. UX is difficult for researchers to objectively and uniformly measure as it involves complex human perceptual interpretations of experiential responses with a certain degree of uncertainty, imprecision, and vagueness. Based on the user experience questionnaire (UEQ), this paper presents a psychometric UX model using fuzzy measure approaches, the purpose of which is to develop a metric for quantitative assessment of certain product UXs through a user experience index (UXI). This model enables researchers to understand users’ perceptions of the interactions that constitute qualities of using a specific product. An empirical study concerning the episodic UX measures of using a set of touch mice was conducted to verify the applicability and effectiveness of the proposed UX model. The theoretical and practical implications of the UX model are also discussed.     

基于字典学习的正则化鲁棒稀疏表示肿瘤细胞图像识别

针对胃黏膜肿瘤细胞图像的高维性及复杂性的特点,为了提高稀疏表示图像识别的鲁棒性,提出了一种基于字典学习的正则化鲁棒稀疏表示（RRC）肿瘤细胞图像识别方法。该方法首先将所有的原始染色肿瘤细胞图像转化为灰度图像;然后利用具有Fisher判别约束的字典学习（FDDL）方法对肿瘤细胞图像训练样本的全局特征进行字典学习,得到具有类别标签的结构化字典;最后将具有判别性的新字典用于RRC模型进行分类识别。RRC模型是基于最大后验概率准则,将稀疏保真度表示为余项的最大后验概率函数,最终识别问题转化为求解正则化加权范数的优化逼近问题。将提出的识别方法应用于肿瘤细胞图像的最高识别率为92.4%,表明该方法能够有效地实现肿瘤细胞图像的分类。     

基于改进MOD学习的滚动轴承振动信号稀疏表示

基于过完备字典的振动信号稀疏表示是滚动轴承信号研究的新热点。提出一种改进MOD字典学习的算法,并用于滚动轴承振动信号的稀疏表示。该方法基于MOD（Method of Optimal Direction）训练学习过程,通过构造分段重叠训练矩阵,能够得到更为稀疏的变换系数。相对DCT、FFT和未改进的处理方法,该方法得到的变换系数更稀疏。将该方法应用到基于压缩感知的滚动轴承振动信号处理,在相同的重构误差范围内,该方法所需要的观测数更少,计算量更小。     

基于小世界模型的流形学习算法

等距特征映射(ISOMAP)不仅计算复杂度很高,而且缺乏对新样本的学习能力。基于标志点的ISOMAP(L-ISOMAP)通过只保持一些标志点之间的测地线距离有效地降低了复杂度,然而标志点集的随机选择常常会导致较差的嵌入结果。为此,提出了一种基于小世界模型的流形学习算法。根据小世界模型的原理,该算法仅仅保持每个样本点与其k个最近邻和一些随机选择的远点之间的测地线距离,采用最速梯度下降法优化来得到数据的低维表示。理论分析表明,该算法的计算复杂度远远低于ISOMAP的复杂度。利用应力函数和剩余方差对3个算法进行了比较。实验结果表明,从该算法得到的结果与从ISOMAP得到的结果相近,且优于从L-ISOMAP得到的结果。同时,该算法可以实现对新样本的学习,对噪声也不太敏感。     

基于代数表达式功耗模型的差分功耗分析攻击

差分功耗分析（DPA）攻击被证明是一种非常有效的针对加密设备的攻击方法,但目前存在的几个版本的DPA攻击方法对差分信息的需求量过高,且抗干扰能力有限、稳定性不强。在研究DPA攻击的基础上对DPA攻击方法进行了重构,简化DPA攻击复杂度,并提出基于代数表达式功耗模型的DPA攻击方法,该方法能够提高攻击的准确性,降低DPA攻击对差分信息的需求量。在SASEBO-GII实验平台上的实验结果表明,在不增加时间复杂度的前提下,提出的方法能够将针对硬件执行高级加密标准算法（AES）的DPA攻击对差分信息的需求量从数千条降到数百条,甚至更低。