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。     

结合Fisher判别分析和稀疏编码的图像场景分类

视觉词典法是当前广泛使用的一种图像表示方法,针对传统视觉词典法存在的表示误差大、空间信息丢失以及判别性弱等问题,提出一种基于Fisher判别稀疏编码的图像场景分类算法.首先利用近邻视觉词汇重构局部特征点,构建局部特征点的非负稀疏局部线性编码,从而有效地利用图像的空间信息;然后在非负稀疏局部线性编码的基础上引入Fisher判别约束准则,构建基于Fisher判别约束的非负稀疏局部线性编码模型,以获得图像的判别稀疏向量表示,增强图像稀疏表示的判别性;最后结合支持向量机(SVM)分类器实现场景分类.实验结果表明,该算法提高了图像稀疏表示的特征分类能力以及分类性能,更有利于场景分类任务.     

基于非负弹性网稀疏编码算法的图像分类方法

为提高图像分类的准确率,提出一种非负弹性网稀疏编码算法。利用非负稀疏编码算法和弹性网模型,在稀疏编码优化模型的目标函数中引入l_2范数正则项,增加编码系数的非负约束,并将该算法与空间金字塔模型相结合应用于图像分类。实验结果表明,与传统的稀疏编码算法相比,该算法不仅能提高编码的判别性与有效性,而且可使相似的特征描述符编码后仍然相似,增强编码的稳定性,具有较高的分类准确度。     

一种改进的非负稀疏编码图像编码方案

稀疏编码就是对人类等哺乳动物视觉系统主视皮层强大图像编码能力的成功模拟,具有自适应性,且得到的图像基具有空间的局部性、方向性和频域的带通性。在稀疏编码基础上发展而来的非负稀疏编码,克服了特征间的相互抵消现象,编码性能更为优越。而利用经验模态分解技术加入图像结构信息的非负稀疏编码方法,在兼顾非负稀疏编码特性的基础上能更好地体现图像的结构性特征。本文提出了基于图像基的图像压缩方法,把这种改进的非负稀疏编码算法用于图像压缩,在保证较好图像解码质量的情况下,获得了理想的压缩比。     

基于局部特征的非负稀疏编码神经网络模型

在非负稀疏编码(NNSC)的基础上,考虑特征基向量的稀疏度约束和特征基的局部性,提出一种基于局部特征的NNSC神经网络模型。该模型利用梯度和倍增因子相结合的优化算法实现特征系数的学习;利用倍增算法实现特征基的学习。对掌纹图像进行特征提取测试,结果表明,与传统NNSC模型和局部非负矩阵分解(LNMF)方法相比,该模型能有效提取图像的局部特征,收敛速度较快,可模拟初级视觉系统处理自然界信息的稀疏编码策略。     

基于局部非负稀疏编码的掌纹识别方法

为了更有效地提取出图像的局部特征,在传统的非负稀疏编码(Hoyer-NNSC)算法的基础上,提出了一种新的具有稀疏度约束的局部NNSC (LNNSC)算法。该算法考虑了特征基向量的稀疏度约束和特征的最大化代表性,能够得到强化的图像局部特征;同时利用拉普拉斯密度模型作为特征系数的稀疏惩罚函数,保证了图像结构的稀疏性。在特征提取的基础上,进一步利用径向基概率神经网络(RBPNN)分类器,实现了掌纹的自动识别。仿真实验结果表明,与基于非负矩阵分解(NMF)、局部非负矩阵分解(LNMF)和Hoyer-NNSC的掌纹识别方法相比,该算法在掌纹识别研究中有较高的可行性和实用性。     

基于非负稀疏表示的人脸识别

对稀疏表示在人脸识别中的应用进行了研究,提出了人脸识别的非负稀疏表示方法和采样方法.提出了非负稀疏表示的乘性迭代算法,分析了该方法与非负矩阵分解的联系,设计了基于非负稀疏表示的分类算法.在仿射传播算法的基础上,提出了人脸数据集的采样方法,并在人脸图像集上进行了实验.与稀疏表示相比,非负稀疏表示在计算复杂度和鲁棒性上具有优越性;与随机采样方法相比,该采样方法具有较高的识别精度.     

具有Fisher判据约束的非负稀疏编码模型?

在标准非负稀疏编码(NNSC)的基础上,引入Fisher线性判据约束,提出一种改进NNSC模型。该模型能够提高稀疏系数的空间可分性和特征分类能力。通过测试掌纹自然图像可知,提取的图像特征具有方向性、空间性和选择性,利用掌纹特征基可实现图像重构,采用距离分类器可得到较好的识别效果。仿真结果验证了该模型在可视神经元建模、图像特征提取和模式分类中的有效性。     

改进的非负稀疏编码图像基学习算法

图像基学习是图像特征提取与表示的重要方法之一。非负稀疏编码不仅具有标准稀疏编码算法的自适应性、空间的局部性、方向性和频域的带通性,而且更能反应哺乳动物的视觉机制。本文在非负稀疏编码的基础上,利用经验模态分解技术加入了图像的结构信息,提出了结合经验模态分解的非负稀疏编码算法,保证了系数矩阵的稀疏性与所提取图像特征的结构性。学习得到的图像基不仅具有非负稀疏编码的特征,而且更好地表示出图像的结构信息。     

基于低秩稀疏分解与协作表示的图像分类算法

目前,大部分图像分类算法为了获取较高的性能均需要充分的训练学习过程,然而在实际应用中,往往存在训练样本不足及过拟合等问题。为了避免上述问题出现,在朴素贝叶斯最近邻分类算法的原理框架下,基于非负稀疏编码、低秩稀疏分解以及协作表示提出一种非参数学习的图像分类算法。首先,基于非负稀疏编码和最大值汇聚操作表示图像信息,并构建具有低秩性质的同类训练图像集的局部特征矩阵;其次,采用低秩稀疏分解结合别类标签信息构建两类视觉词典以充分利用同类图像的相关性和差异性;最后基于协作表示表征测试图像并进行分类决策,实验结果验证了所提算法的有效性。     

基于弹性网和直方图相交的非负局部稀疏编码

针对稀疏编码模型在字典基的选择时忽略了群效应,且欧氏距离不能有效度量特征与字典基之间距离的问题,提出基于弹性网和直方图相交的非负局部稀疏编码方法（EH-NLSC）。首先,在优化函数中引入弹性网模型,消除字典基选择数目的限制,能够选择多组相关特征而排除冗余特征,提高了编码的判别性和有效性。然后,在局部性约束中引入直方图相交,重新定义特征与字典基之间的距离,确保相似的特征可以共享其局部的基。最后采用多类线性支持向量机进行分类。在4个公共数据集上的实验结果表明,与局部线性约束的编码算法（LLC）和基于非负弹性网的稀疏编码算法（NENSC）相比,EH-NLSC的分类准确率分别平均提升了10个百分点和9个百分点,充分体现了其在图像表示和分类中的有效性。     

基于改进栈式稀疏去噪自编码器的图像去噪

为了提高栈式稀疏去噪自编码器（SSDA）的图像去噪性能,解决计算复杂度高,参数不易调节,训练收敛速度慢等问题,提出了一种栈式边缘化稀疏去噪自编码器（SMSDA）的图像去噪方法。首先,由于边缘化去噪自编码器（MDA）具有收敛速度快这一特性,对SDA网络损失函数作边缘化处理,形成边缘化稀疏去噪自编码器（MSDA）,使其同时满足边缘性和稀疏性。其次,将多个MSDA堆叠构成深度神经网SMSDA,为避免模型参数局部最优,采用非监督逐层训练法分别训练每一层网络,再用BP算法对整个网络微调,从而获得最优权重。最后,用SMSDA对给定图像去噪。仿真结果表明,较SSDA而言,所提算法在降低计算复杂度、提高收敛速度的同时,拥有较高峰值信噪比（PSNR）,且保留了更多原始图像的细节信息,具有更好的降噪性能。     

基于改进的快速稀疏编码的图像特征提取

考虑图像特征系数的最大化稀疏分布和特征基的正交性,在快速稀疏编码(FSC)模型的基础上,提出一种改进的FSC模型。该模型利用迭代法解决了基于L₁范数的归一化最小二乘法和基于L²范数的约束最小二乘法的凸优化问题,能够实现完备基和过完备基的学习,有效提取出图像的最佳特征,且比标准稀疏编码(BSC)模型的收敛速度快。分别利用自然场景图像和掌纹图像作为训练数据进行特征提取测试,并进一步利用提取的特征基进行图像重构实验,同时与BSC模型的图像重构结果进行对比,实验结果证实了所提出的改进FSC模型能够快速、有效地实现图像的特征提取。     

基于自适应权重的多重稀疏表示分类算法

提出了一种基于多特征字典的稀疏表示算法。该算法针对SRC的单特征鉴别性较弱这一不足,对样本提出多个不同特征并分别进行相应的稀疏表示。并根据SRC算法计算各个特征的鉴别性,自适应地学习出稀疏权重并进行线性加权,从而提高分类的性能。实验表明,基于自适应权重的多重稀疏表示分类算法,具有更好的分类效果。     

稀疏降噪自编码器在IR-BCI的应用研究

针对脑-机接口的特征提取问题,提出了一种基于非监督学习的稀疏降噪自编码器,对刺激诱发的脑电信号进行自主学习,构建原始数据的深层特征表达。该编码器引用稀疏自编码神经网络,通过加入噪声,增强其学习的泛化能力,增加了神经网络的鲁棒性。首先对多导联信号进行重新拼接,输入稀疏降噪自编码器,得到原始数据的稀疏特征表达;然后,采用支持向量机将学习到的特征进行分类;最后,同直接使用最优单通道相对比。实验结果为：稀疏降噪自编码器的分类准确率要优于单通道,表明该方法能够更好地学习到特征,并提高了“模拟阅读”脑-机接口的识别正确率,为脑-机接口系统的特征提取和分类提供了新思路。     

稀疏判决分析在表情识别中的应用

提出了一种基于稀疏判决分析的人脸表情识别方法,称之为SDA。SDA引入稀疏表述并结合半监督判决分析SSDA,通过稀疏重构处理,获得图像的局部结构信息,且由于稀疏表述本身具有的判决性,SDA只需很少样本就能获得较好的效果。基于JAFFE和CED-WYU两个表情数据库的识别结果表明,基于SDA的特征提取方法能有效地提高识别率。     

非负矩阵因子及在人脸表情识别中的应用

提出了一种基于二维非负矩阵因子的人脸表情识别方法。该算法直接将2维人脸表情图像矩阵作为2维矩阵并结合NMF进行表情特征提取,称之为2DNMF。与NMF等不同,2DNMF充分利用表情图像矩阵中的行向量间的信息和列向量间的信息,尽可能地保留了原始的表情信息。基于CED-WYU（1.0）和JAFFE两个表情数据库的识别结果表明,基于2维非负矩阵因子的特征提取方法能有效地提高识别率及效率。