核可鉴别的特征分块稀疏表示的视频语义分析

针对视频特征的多样性和稀疏字典的冗余特点,提出一种基于核可鉴别的特征分块稀疏表示的视频语义分析方法.首先按照实际需求提取视频段多种特征,并根据各种特征的维数大小分别建立其分块稀疏字典,对每个分块字典在K-SVD算法基础上加入核可鉴别准则进行优化,使各种特征的稀疏表示特征具有更好的类别鉴别能力;在对视频段进行语义分析时,使用优化字典求解各种特征的稀疏表示特征,并对各种特征的稀疏表示特征采用加权KNN算法进行类别分类分析,最后依据各种特征对决策分析的支持度进行视频段的语义融合分析.实验结果表明,该方法有效地提高了视频语义分析的准确性和分析速度.     

基于词向量的中文事件发现及表示

已有的事件发现方法主要基于词频-逆文档频率文档表示,维度较高,语义稀疏,效率和准确率都较低,不适用于大规模在线新闻事件发现.因此,文中提出基于词向量的文档表示方法,降低文档表示维度,缓解语义稀疏问题,提高文档相似度计算效率和准确性.基于该文档表示方法,提出动态在线新闻聚类方法,用于在线新闻事件发现,同时提高事件发现的准确率和召回率.在标准数据集TDT4和真实数据集上的实验表明,相比当前通用的基线方法,文中方法在时间效率和事件质量上都有显著提高.     

动态鉴别结构保持投影的故障诊断方法

针对动态稀疏保局投影考虑数据的局部相似度信息,忽视局部差异度信息的问题,在综合考虑数据相似度信息和差异度信息的基础上,融合数据类标信息,提出了一种新的基于动态鉴别结构保持投影的故障诊断方法。该方法首先构造原始数据的扩展矩阵,利用稀疏表示获取数据的全局稀疏重构关系,并融入到相似度信息中;同时,考虑数据差异度信息和鉴别信息,构建的结构保持投影目标函数进行数据降维,最后利用鉴别函数值进行故障诊断。田纳西-伊斯曼过程的仿真结果表明,与保局鉴别分析方法相比,所提方法具有更好的诊断精度和更强的稳定性。     

结构稀疏表示分类目标跟踪算法

为提高目标跟踪算法在复杂条件下的鲁棒性和准确性,研究了一种基于贝叶斯分类的结构稀疏表示目标跟踪算法。首先通过首帧图像获得含有目标与背景模板的稀疏字典和正负样本;然后采用结构稀疏表示的思想对样本进行线性重构,获得其稀疏系数;进而设计一款贝叶斯分类器,分类器通过正负样本的稀疏系数进行训练,并对每个候选目标进行分类,获得其相似度信息;最后采用稀疏表示与增量学习结合的方法对稀疏字典进行更新。将该算法与其他4种先进算法在6组测试视频中进行比较,实验证明了该算法具有更好的性能。     

基于语义特征空间上下文的短文本表示学习

文本表示是自然语言处理中的基础任务,针对传统短文本表示高维稀疏问题,提出1种基于语义特征空间上下文的短文本表示学习方法。考虑到初始特征空间维度过高,通过计算词项间互信息与共现关系,得到初始相似度并对词项进行聚类,利用聚类中心表示降维后的语义特征空间。然后,在聚类后形成的簇上结合词项的上下文信息,设计3种相似度计算方法分别计算待表示文本中词项与特征空间中特征词的相似度,以形成文本映射矩阵对短文本进行表示学习。实验结果表明,所提出的方法能很好地反映短文本的语义信息,能对短文本进行合理而有效的表示学习。     

结合语义改进的K-means短文本聚类算法

针对短文本聚类存在的三个主要挑战,特征关键词的稀疏性、高维空间处理的复杂性和簇的可理解性,提出了一种结合语义改进的K-means短文本聚类算法。该算法通过词语集合表示短文本,缓解了短文本特征关键词的稀疏性问题;通过挖掘短文本集的最大频繁词集获取初始聚类中心,有效克服了K-means聚类算法对初始聚类中心敏感的缺点,解决了簇的理解性问题;通过结合TF-IDF值的语义相似度计算文档之间的相似度,避免了高维空间的运算。实验结果表明,从语义角度出发实现的短文本聚类算法优于传统的短文本聚类算法。     

稀疏相似性度量的模糊鉴别分析方法

稀疏表示的数学本质就是稀疏正则化约束下的信号分解.提出一种稀疏相似性的模糊鉴别分析方法.首先,各高维图像样本划分成若干相同大小的局部块并以脊波序列表示,其次通过一种新型稀疏学习算法获得系数分解和对应的稀疏相似性度量,由此构造出稀疏相似度嵌入的模糊鉴别分析准则.该方法利用新型稀疏监督学习作为特征提取工具,克服了传统鉴别分析方法缺乏样本间结构知识的缺点,可有效解决高维非线性小样本问题.在ORL和FERET人脸数据库上的实验结果验证了算法的有效性.     

基于拓扑稀疏编码预训练CNN的视频语义分析

视频特征的深度学习已成为视频对象检测、动作识别、视频事件检测等视频语义分析方面的研究热点.视频图像的拓扑信息对描述图像内容的关联关系有着重要的作用,同时综合视频序列特性考虑以有标签的视频进行优化学习,将有利于提高视频特征表达的可鉴别性.基于上述考虑,提出一种基于拓扑稀疏编码预训练CNN的视频特征学习方法并用于视频语义分析,该方法将视频特征学习分为2个阶段：半监督视频图像特征学习和有监督的视频序列特征的优化学习.1)在半监督视频图像特征学习中,构建了一个新的拓扑稀疏编码器用之于预训练各层神经网络参数,使视频图像的特征表达能反映图像的拓扑信息,并在图像特征学习的全连接层以有标签的视频概念类别进行逻辑回归微调网络参数.2)在有监督的视频序列特征的优化学习中,构建了视频特征学习的全连接层,综合有标签的视频序列关键帧特征,建立逻辑回归约束,微调网络参数,以实现类别更具可鉴别的视频特征的优化.在典型的视频数据集上进行了相关方法的视频语义概念检测实验,实验结果表明:所提出的方法对视频特征的表达更具可鉴别性,能有效提高视频语义概念检测率.     

局部敏感的稀疏概念编码及其在图像表示中的应用

矩阵分解算法是模式识别中一种常用的图像表示方法.针对传统的矩阵分解算法不能提取数据本质结构的问题,提出一种局部敏感的稀疏概念编码的图像表示算法.在基向量学习时,利用局部敏感鉴别分析方法提取样本的几何结构和判别信息,使得学习到的基更能体现数据的高层语义结构信息;然后对每个样本在基向量上进行稀疏表示学习,得到样本的表示系数;最后对样本进行表示与分类.在COIL20和ORL数据库中的实验结果表明,与其他几种矩阵分解算法相比,文中算法聚类的准确率和互信息得到了有效的提高,验证了其有效性.     

基于语义列表的中文文本聚类算法*

针对大多数基于向量空间模型的中文文本聚类算法存在高维稀疏、忽略词语之间的语义联系、缺少聚簇描述等问题,提出基于语义列表的中文文本聚类算法CTCAUSL(Chinese text clustering algorithm using semantic list)。该算法采用语义列表表示文本,一个文本的语义列表中的词是该文本中出现的词,从而降低了数据维数,且不存在稀疏问题;同时利用词语间的相似度计算解决了同义词近义词的问题;最后用语义列表对聚簇进行描述,增加了聚类结果的可读性。实验结果表明,CTCAUSL算法在处理大量文本数据方面具有较好的性能,并能明显提高中文文本聚类的准确性。     

Deep locality-sensitive discriminative dictionary learning for semantic video analysis

Video semantic analysis (VSA) has received significant attention in the area of Machine Learning for some time now, particularly video surveillance applications with sparse representation and dictionary learning. Studies have shown that the duo has significantly impacted on the classification performance of video detection analysis. In VSA, the locality structure of video semantic data containing more discriminative information is very essential for classification. However, there has been modest feat by the current SR-based approaches to fully utilize the discriminative information for high performance. Furthermore, similar coding outcomes are missing from current video features with the same video category. To handle these issues, we first propose an improved deep learning algorithm—locality deep convolutional neural network algorithm (LDCNN) to better extract salient features and obtain local information from semantic video. Second, we propose a novel DL method, called deep locality-sensitive discriminative dictionary learning (DLSDDL) for VSA. In the proposed DLSDDL, a discriminant loss function for the video category based on sparse coding of sparse coefficients is introduced into the structure of the locality-sensitive dictionary learning (LSDL) method. After solving the optimized dictionary, the sparse coefficients for the testing video feature samples are obtained, and then the classification result for video semantic is realized by reducing the error existing between the original and recreated samples. The experiment results show that the proposed DLSDDL technique considerably increases the efficiency of video semantic detection as against competing methods used in our experiment.     

融合稀疏编码与深度学习的草图特征表示

针对小数据集下单纯使用深度学习方法的草图特征提取可分辨性低下的问题,提出一种融合稀疏编码和深度学习的草图特征表示方法.该算法首先对草图进行语义分割;然后迁移深度学习方法,分别提取草图特征和草图部件特征,之后将部件特征降维聚类,获取聚类中心;最后利用部件聚类中心向量初始化稀疏编码中的字典,交替迭代求取获得最终的草图特征....     

基于分层特征融合的行人分类

针对复杂环境中的行人检测问题,提出了一种有效的基于分层稀疏编码的图像表示方法。首先通过两层稀疏编码模型结合基于K-SVD的深度学习算法来获得图像的稀疏表示,对图像块及同一区域的高阶依赖关系进行了建模,形成一个有效的无监督特征学习方法;然后将得到的稀疏表示与SIFT描述符的稀疏表示进行特征融合,得到了更加全面、更加可判别的图像表示;最后结合SVM分类器应用于行人分类任务。实验结果表明,该行人分类方法对比同类方法在性能上有明显改善。     

非负局部Laplacian稀疏编码和上下文信息的图像分类

目的 稀疏编码是图像特征表示的有效方法,但不足之处是编码不稳定,即相似的特征可能会被编码成不同的码字。且在现有的图像分类方法中,图像特征表示和图像分类是相互独立的过程,提取的图像特征并没有有效保留图像特征之间的语义联系。针对这两个问题,提出非负局部Laplacian稀疏编码和上下文信息的图像分类算法。方法 图像特征表示包含两个阶段,第一阶段利用非负局部的Laplacian稀疏编码方法对局部特征进行编码,并通过最大值融合得到原始的图像表示,从而有效改善编码的不稳定性;第二阶段在所有图像特征表示中随机选择部分图像生成基于上下文信息的联合空间,并通过分类器将图像映射到这些空间中,将映射后的特征表示作为最终的图像表示,使得图像特征之间的上下文信息更多地被保留。结果 在4个公共的图像数据集Corel-10、Scene-15、Caltech-101以及Caltech-256上进行仿真实验,并和目前与稀疏编码相关的算法进行实验对比,分类准确率提高了约3%~18%。结论 本文提出的非负局部Laplacian稀疏编码和上下文信息的图像分类算法,改善了编码的不稳定性并保留了特征之间的相互依赖性。实验结果表明,该算法与现有算法相比的分类效果更好。另外,该方法也适用于图像分割、标注以及检索等计算机视觉领域的应用。     

基于稀疏编码的多模态信息交叉检索

目的 多模态信息交叉检索的根本问题是多模态数据的特征表示。稀疏编码是一种有效的数据特征表示方法,但是当查询数据和被检索数据来自不同模态时,数据间存在分布差异,相似的特征可能被编码为差异显著的稀疏表示,此时传统稀疏编码便不再适用。为此,提出了一种基于稀疏编码的多模态信息交叉检索算法。方法 采用最大均值差异(MMD)以及图拉普拉斯,并将二者加入到稀疏编码的目标函数中来充分利用多模态信息进行编码,模型求解采用特征符号搜索和离散线搜索算法逐个更新稀疏编码系数。结果 在Wikipedia的文本图像对数据上进行实验,并与传统稀疏编码进行比较,实验结果表明,本文算法使交叉检索的平均准确率(MAP)提高了18.7%。结论 本文算法增强了稀疏表示的鲁棒性,提高了多模态交叉检索的准确率,更适用于对多模态数据进行特征提取,并进行进一步的操作,如交叉检索、分类等。     

轨迹和多标签超图配对融合的视频复杂事件检测

视频数据中包含丰富的运动事件信息,从中检测复杂事件,分析其中的高层语义信息,已成为视频研究领域的热点之一。视频复杂事件检测,主要对事件中多语义概念进行检测分析,对多运动目标的特征进行描述,发现底层特征与高层语义概念间的关系,旨在从各类视频特征及相关的原始视频数据中自动提取视频复杂事件中语义概念模式,实现“跨越语义鸿沟”的目标。在超图理论的基础上,提出了针对运动目标特征分别构建轨迹超图和多标签超图,并对其进行配对融合,用于检测视频复杂事件。实验结果证明,同其他方法如基于普通图的事件检测方法和基于超图的多标签半监督学习方法相比,新方法在检测复杂事件结果中具有更高的平均查准率和平均查全率。     

Sparse margin–based discriminant analysis for feature extraction

The existing margin-based discriminant analysis methods such as nonparametric discriminant analysis use K-nearest neighbor (K-NN) technique to characterize the margin. The manifold learning–based methods use K-NN technique to characterize the local structure. These methods encounter a common problem, that is, the nearest neighbor parameter K should be chosen in advance. How to choose an optimal K is a theoretically difficult problem. In this paper, we present a new margin characterization method named sparse margin–based discriminant analysis (SMDA) using the sparse representation. SMDA can successfully avoid the difficulty of parameter selection. Sparse representation can be considered as a generalization of K-NN technique. For a test sample, it can adaptively select the training samples that give the most compact representation. We characterize the margin by sparse representation. The proposed method is evaluated by using AR, Extended Yale B database, and the CENPARMI handwritten numeral database. Experimental results show the effectiveness of the proposed method; its performance is better than some other state-of-the-art feature extraction methods.     

Sparse two-dimensional local discriminant projections for feature extraction

Two-dimensional local graph embedding discriminant analysis (2DLGEDA) and two-dimensional discriminant locality preserving projections (2DDLPP) were recently proposed to directly extract features form 2D face matrices to improve the performance of two-dimensional locality preserving projections (2DLPP). But all of them require a high computational cost and the learned transform matrices lack intuitive and semantic interpretations. In this paper, we propose a novel method called sparse two-dimensional locality discriminant projections (S2DLDP), which is a sparse extension of graph-based image feature extraction method. S2DLDP combines the spectral analysis and L₁-norm regression using the Elastic Net to learn the sparse projections. Differing from the existing 2D methods such as 2DLPP, 2DDLP and 2DLGEDA, S2DLDP can learn the sparse 2D face profile subspaces (also called sparsefaces), which give an intuitive, semantic and interpretable feature subspace for face representation. We point out that using S2DLDP for face feature extraction is, in essence, to project the 2D face images on the semantic face profile subspaces, on which face recognition is also performed. Experiments on Yale, ORL and AR face databases show the efficiency and effectiveness of S2DLDP.     

基于多任务联合判别稀疏表示的人脸识别

针对人脸识别中由于姿态、光照及噪声等影响造成的识别率不高的问题,提出一种基于多任务联合判别稀疏表示的人脸识别方法。首先提取人脸的局部二值特征,并基于多个特征建立一个联合分类误差与表示误差的过完备字典学习目标函数。然后,使用一种多任务联合判别字典学习方法,将多任务联合判别字典与最优线性分类器参数联合学习,得到具有良好表征和鉴别能力的字典及相应的分类器,进而提高人脸识别效果。实验结果表明,所提方法相比其他稀疏人脸识别方法具有更好的识别性能。     

Discriminative sparse neighbor coding

Sparse coding has received extensive attention in the literature of image classification. Traditional sparse coding strategies tend to approximate local features in terms of a linear combination of basis vectors, without considering feature neighboring relationships. In this scenario, similar instances in the feature space may result in totally different sparse codes. To address this shortcoming, we investigate how to develop new sparse representations which preserve feature similarities. We commence by establishing two modules to improve the discriminative ability of sparse representation. The first module selects discriminative features for each class, and the second module eliminates non-informative visual words. We then explore the distribution of similar features over the dominant basis vectors for each class. We incorporate the feature distribution into the objective function, spanning a class-specific low dimensional subspace for effective sparse coding. Extensive experiments on various image classification tasks validate that the proposed approach consistently outperforms several state-of-the-art methods.