一种新高斯过程分类算法

由于需要利用高斯函数逼近潜变量函数的后验概率, 传统高斯过程分类算法通常都存在计算复杂度高的问题. 对此, 提出一种新高斯过程分类算法. 该算法的基本思想为: 首先, 利用Parzen 窗方法估计出每个训练样本的后验概率; 然后, 通过所得到的后验概率将原始分类问题变换为回归问题; 进而分析地得到潜变量函数后验概率的显式表达式, 以避免逼近后验概率所面临的高计算复杂度问题. 仿真实验结果表明, 所提出的算法在分类精度上优于已有的高斯过程分类算法.

     

基于CIM的偏差补偿稀疏NLMAD算法研究

为了解决输入信号受噪声干扰和输出观测噪声具有脉冲特征的稀疏系统辨识问题,提出一种基于CIM的偏差补偿NLMAD(Normalized least mean absolute deviation, NLMAD)算法。 利用NLMAD算法可有效抵御脉冲输出观测噪声的优势,首先应用无偏准则设计偏差补偿NLMAD算法来有效解决由于输入噪声导致的估计偏差问题。再次考虑到稀疏系统辨识问题,将CIM作为稀疏约束惩罚项引入到偏差补偿NLMAD算法提出了新的稀疏自适应滤波算法CIMBCNLMAD。将所提算法应用于输入和输出均含有噪声的稀疏系统辨识和回声干扰抵消场景中,实验表明CIMBCNLMAD算法的稳态性能优于其它自适应滤波算法,说明该方法具有强的鲁棒性且可应用于工程实践。     

基于多项式拟合的稀疏编码图像去噪算法研究

为解决传统稀疏编码在图像去噪的过程中无法根据图像数据特点来决定稀疏编码的收缩函数的问题,提出了一种基于多项式拟合的稀疏编码图像去噪算法,该方法采用多项式来拟合稀疏系数的概率密度函数,进而估计稀疏系数的收缩函数,有效地解决了传统的去噪变量的概率密度模型无法反映图像数据特点的问题。仿真计算结果验证了该算法的有效性,并且在效果上要明显优于最大似然估计算法。     

增量式人体姿态映射模型的学习方法

判别式3D人体姿态估计方法直接学习图像观测到姿态之间的映射,需要大量训练集,而GPR对这种大训练集的映射模型学习由于计算复杂度太高而受到极大限制。提出了一种基于GPR和LWPR的增量式映射模型的学习方法,利用GPR学习各局部映射模型,基于LWPR的思想在线调整现有的模型和训练新的局部模型以及姿态估计。实验表明,该方法能够极大地减少大数据集上高斯过程回归的计算代价,并获得准确的姿态估计。     

基于混合关节肢体模型的深度人体姿态估计方法

提出基于关节外观和关节间空间关系的模型与深层神经网络结构(DCNN)相结合的混合模型,解决人体姿态估计问题.首先,对人体构建图像模型以表示人体关节与肢体.然后,根据标注信息将图像分解为以关节为中心的若干图像块,作为训练输入数据.最后,得到一个可以解决多个分类的DCNN网络,用于人体姿态估计.文中方法对人体表示更灵活,有效提升关节点的检测率及正确检测的比率.     

基于轮廓图像空频域特征的人体姿态分层识别算法

人体姿态识别是当前自动视频理解技术的研究热点,其难点在于在实际应用中很难同时保障准确度、鲁棒性和实时性.当前基于二维图像的主流算法中,一类为基于高层人体结构的信息,其准确度高,但实时性较差;另一类为基于低层图像信息,算法简单,但其准确度较低.针对该问题,文中提出一种人体姿态建模和识别算法.该算法首先采用高斯混合模型快速提取运动目标和归一化轮廓图像,然后利用人体轮廓参数构建一组12维特征向量,建立人体姿态模型,最后通过分层识别方法实现对人体姿态的认知.该算法可以有效地识别人体姿态,计算复杂度较低,对存在干扰的图像具有较好的识别效果.基于标准视频库的实验结果验证了方法的有效性,与链码标记算法的对比实验验证了方法的优越性.     

基于预测稀疏编码的快速单幅图像超分辨率重建

针对经典的基于稀疏编码的图像超分辨率算法在重建过程中运算量大、计算效率低的缺点,提出一种基于预测稀疏编码的单幅图像超分辨率重建算法。训练阶段,该算法在传统的稀疏编码误差函数基础上叠加编码预测误差项构造目标函数,并采用交替优化过程最小化该目标函数;测试阶段,仅需将输入的低分辨图像块和预先训练得到的低分辨率字典相乘就能预测出重建系数,从而避免了求解稀疏回归问题。实验结果表明,与经典的基于稀疏编码的单幅图像超分辨率算法相比,该算法能够在显著减少重建阶段运算时间的同时几乎完全保留超分辨率视觉效果。     

台风最大风速预测的高斯过程回归模型

针对影响台风最大风速的输入变量较多以及输入变量与输出变量之间的非线性变化特点,首先计算各个输入变量与输出变量间的互信息,这些互信息间接地反映了各个输入变量与输出变量间的相关性;然后根据t检验法确定一个阈值,对于互信息小于阈值的输入变量作不相关变量处理,筛选出最佳的模型输入变量;最后采用高斯过程回归模型对筛选后的样本集进行拟合,在贝叶斯非参数建模的框架下,确定高斯过程回归模型的协方差函数.仿真结果表明,所得高斯过程模型能够满足绝对误差的预定要求,且具有较大的实用价值.     

基于回归森林的面部姿态分析

快速稳定地计算头部姿态的算法在很多应用领域都是非常重要的,为了寻求在飞行模拟器中实时跟踪操纵者头部运动的新方法,提出一个基于随机回归森林、使用深度数据来解决面部朝向的计算框架.该框架利用标注了真实头部位置和朝向的大规模人体面部模型数据库进行随机森林的训练,将携带标注真实参数值的随机采样图像块输入随机森林进行训练;在决策树叶子节点中得到姿态参数的高斯分布,再使用得到的随机森林进行面部姿态的计算,从而将面部姿态分析问题转换为待测试深度图像的随机采样子域的投票问题.测试了参数和引入计算的图像特征对识别性能的影响,并与相关算法进行比较,结果表明,该框架有较高的识别率和抗干扰能力,能够处理头部姿态大范围、快速变化、暂时性遮挡以及面部表情等数据.     

基于轻量级姿态估计的跳绳检测计数算法

针对人体姿态估计算法可实施性低以及基于姿态估计的跳绳计数精度不高的问题, 提出了一种基于轻量级人体姿态估计网络的跳绳计数算法. 该算法首先输入跳绳视频, 接着利用帧间差分法提取关键帧图像并送入人体姿态估计网络进行关节点检测; 同时为了解决轻量级网络检测精度不高的问题, 提出优化的LitePose检测模型, 采用自适应感知解码方法对模型的解码部分进行优化从而减少量化误差; 然后采用卡尔曼滤波对坐标数据进行平滑降噪, 以减小坐标抖动误差; 最终通过关键点坐标变化判断跳绳计数. 实验结果表明, 在相同图像分辨率和环境配置下, 本文提出的算法使用优化的LitePose-S网络模型, 不仅未增加模型参数量和运算复杂度, 同时网络检测精度提高了0.7%, 且优于其他对比网络, 而且本算法在跳绳计数时的平均误差率最低可达1.00%, 可以利用人体姿态估计的结果有效地判断人体起跳和落地情况, 最终得出计数结果.     

结合稀疏表示和深度学习的视频中3D人体姿态估计

目的 2D姿态估计的误差是导致3D人体姿态估计产生误差的主要原因,如何在2D误差或噪声干扰下从2D姿态映射到最优、最合理的3D姿态,是提高3D人体姿态估计的关键。本文提出了一种稀疏表示与深度模型联合的3D姿态估计方法,以将3D姿态空间几何先验与时间信息相结合,达到提高3D姿态估计精度的目的。方法 利用融合稀疏表示的3D可变形状模型得到单帧图像可靠的3D初始值。构建多通道长短时记忆MLSTM（multi-channel long short term memory）降噪编/解码器,将获得的单帧3D初始值以时间序列形式输入到其中,利用MLSTM降噪编/解码器学习相邻帧之间人物姿态的时间依赖关系,并施加时间平滑约束,得到最终优化的3D姿态。结果 在Human3.6M数据集上进行了对比实验。对于两种输入数据：数据集给出的2D坐标和通过卷积神经网络获得的2D估计坐标,相比于单帧估计,通过MLSTM降噪编/解码器优化后的视频序列平均重构误差分别下降了12.6%,13%;相比于现有的基于视频的稀疏模型方法,本文方法对视频的平均重构误差下降了6.4%,9.1%。对于2D估计坐标数据,相比于现有的深度模型方法,本文方法对视频的平均重构误差下降了12.8%。结论 本文提出的基于时间信息的MLSTM降噪编/解码器与稀疏模型相结合,有效利用了3D姿态先验知识,视频帧间人物姿态连续变化的时间和空间依赖性,一定程度上提高了单目视频3D姿态估计的精度。     

Variational Bayesian learning for robust AR modeling with the presence of sparse impulse noise

A single distribution is typically used to model the innovations of an autoregressive (AR) model. However, sparse impulses may exist within the innovations which may cause outliers in the observations. These impulses cannot be modeled by a single distribution and may potentially degrade the estimation. In this study, the innovation of an AR model is modeled by using both a Gaussian noise component and a sparse impulse noise model in order to obtain robust estimation and estimation of the impulses simultaneously. The Gaussian distribution models the normal noise and the sparse impulse noise model models the sparse abnormal innovation impulses. A hierarchal Bayesian model is built for the proposed model. Automatic relevance determination (ARD) priors are set for both the coefficients and the sparse impulses. A Variational Bayesian (VB) learning algorithm is given to estimate the parameters of the model. Experimental results show that the proposed model with the learning algorithm is valid for AR models with outliers caused by sparse innovation impulses, the coefficient estimation accuracy is better than other methods, and the sparse impulses can be estimated simultaneously.     

Mixtures of Gaussian process models for human pose estimation

Discriminative human pose estimation is the problem of inferring the 3D articulated pose of a human directly from an image feature. This is a challenging problem due to the highly non-linear and multi-modal mapping from the image feature space to the pose space. To address this problem, we propose a model employing a mixture of Gaussian processes where each Gaussian process models a local region of the pose space. By employing the models in this way we are able to overcome the limitations of Gaussian processes applied to human pose estimation — their O(N³) time complexity and their uni-modal predictive distribution. Our model is able to give a multi-modal predictive distribution where each mode is represented by a different Gaussian process prediction. A logistic regression model is used to give a prior over each expert prediction in a similar fashion to previous mixture of expert models. We show that this technique outperforms existing state of the art regression techniques on human pose estimation data sets for ballet dancing, sign language and the HumanEva data set.     

两阶段多层感知的随机脉冲噪声比例预测

目的 基于卷积神经网络（CNN）在图块级上实现的随机脉冲噪声（RVIN）降噪算法在执行效率方面较经典的逐像素点开关型降噪算法有显著优势,但降噪效果如何取决于能否对降噪图像受噪声干扰程度（噪声比例值）进行准确估计。为此,提出一种基于多层感知网络的两阶段噪声比例预测算法,达到自适应调用CNN预训练降噪模型获得最佳去噪效果的目的。方法 首先,对大量无噪声图像添加不同噪声比例的RVIN噪声构成噪声图像集合;其次,基于视觉码本（visual codebook）采用软分配（soft-assignment）编码法提取并筛选若干能反映噪声图像受随机脉冲噪声干扰程度的特征值构成特征矢量;再次,将从噪声图像上提取的特征矢量及对应的噪声比例分别作为多层感知网络的输入和输出训练噪声比例预测模型,实现从特征矢量到噪声比例值的映射（预测）;最后,采用粗精相结合的两阶段实现策略进一步提高RVIN噪声比例的预测准确性。结果 针对不同RVIN噪声比例的失真图像,从预测准确性、实际降噪效果和执行效率3个方面验证提出算法的性能和实用性。实验数据表明,本文算法在大多数噪声比例下的预测误差小于2%,降噪效果（PSNR指标）较其他主流降噪算法高24 dB,处理一幅大小为512×512像素的图像仅需3 s左右。结论 本文提出的RVIN噪声比例预测算法在各个噪声比例下具有鲁棒的预测准确性,在降噪效果和执行效率两个方面较经典的开关型RVIN降噪算法有显著提升,更具实用价值。     

Robust Gaussian process modeling using EM algorithm

Gaussian process (GP) regression is a fully probabilistic method for performing non-linear regression. In a Bayesian framework, regression models can be made robust by using heavy-tailed distributions instead of using normal distribution for modeling noise. This work focuses on estimation of parameters for robust GP regression. In literature, these are learned by maximizing the approximate marginal likelihood of data. However, gradient-based optimization algorithms which are used for this purpose can be unstable or may require tuning. In this work, an EM algorithm based approach is derived and implemented to infer the parameters. The pros and cons of the two approaches are analyzed. The advantage of EM algorithm lies in its ease of implementation and theoretical guarantees of numerical stability and convergence while its prediction performance is still comparable to gradient-based approaches. In some cases EM algorithm may be slow to converge. To circumvent this issue a faster EM based approach known as Expectation Conjugate Gradient (ECG) is implemented on robust GP regression. Finally, the proposed EM approach to robust GP regression is validated using an industrial data set.     

区域GMM聚类的SAR图像分割

高斯混合模型(GMM)聚类算法近年来广泛应用于图像分割领域。但在SAR图像分割中,由于忽略了图像像素间的空间相关性,使其对相干斑噪声十分敏感。提出一种基于区域的GMM聚类算法,它将空间相关性引入聚类分类中,利用分水岭分割得到基本同质区域,计算区域的灰度均值作为GMM聚类算法的输入样本,将聚类特征从像素水平提升到区域水平,减少了噪声对分割结果的影响;并将自身反馈机制引入期望最大化(EM)算法中,进一步提高了GMM模型参数估计的精度。还对合成图像和真实SAR图像进行了分割实验,结果表明新算法可有效地提高分割的     

自适应平方根无迹卡尔曼滤波算法

将高斯过程回归融入平方根无迹卡尔曼滤波(SRUKF)算法,本文提出了一种不确定系统模型协方差自适应调节滤波算法.该算法分为学习和估计两部分:学习阶段用高斯过程对训练数据进行学习,得到系统回归模型及噪声协方差;估计阶段由回归模型代替状态方程和观测方程,相应的噪声协方差实时自适应调整.该方法克服了传统方法容易受系统动态模型不确定性和噪声协方差不准确限制的问题,仿真结果验证了算法的有效性.     

3D human pose estimation from image using couple sparse coding

Recent studies have demonstrated that high-level semantics in data can be captured using sparse representation. In this paper, we propose an approach to human body pose estimation in static images based on sparse representation. Given a visual input, the objective is to estimate 3D human body pose using feature space information and geometrical information of the pose space. On the assumption that each data point and its neighbors are likely to reside on a locally linear patch of the underlying manifold, our method learns the sparse representation of the new input using both feature and pose space information and then estimates the corresponding 3D pose by a linear combination of the bases of the pose dictionary. Two strategies for dictionary construction are presented: (i) constructing the dictionary by randomly selecting the frames of a sequence and (ii) selecting specific frames of a sequence as dictionary atoms. We analyzed the effect of each strategy on the accuracy of pose estimation. Extensive experiments on datasets of various human activities show that our proposed method outperforms state-of-the-art methods.     

一种基于模糊神经系统的图像去噪方法

提出一种对含有高斯噪声的数字图像的去噪方法,这种方法能够增强高斯噪声滤波器的性能,减少去噪对图像造成的模糊和失真。设计了一个模糊推理系统（FIS）,并利用ANFIS训练这个FIS。通过训练可以调整、优化FIS的内部参数值。训练图像数据由计算机程序自动生成。优化后的FIS即可处理输入的图像数据,产生增强的图像。从结果图像的视觉效果和量化标准两方面的实验和分析,可以看出这种方法可基本消除高斯噪声滤波器产生的模糊和失真,提高滤波器性能。实验表明模糊神经系统可以应用于图像去噪问题。在合理地选择隶属度函数、规则和训练数据的前提下,会产生明显的图像增强效果。