一种用于人脸识别的监督局部线性嵌入算法及其改进

为了提高人脸识别算法的识别率,提出一种基于监督局部线性嵌入SLLE(Supervised Locally Linear Embedding)的人脸图像识别方法。对局部线性嵌入LLE(Locally Linear Embedding)算法进行改进:①计算低维嵌入时,给稀疏矩阵M先加上一个单位阵,然后再计算它的特征值和特征向量,较好地解决了矩阵奇异问题;②针对LLE算法非监督的缺陷,在构造邻域的时候,增加数据的类别信息,根据其所属类别来判断样本的近邻。在Yale和ORL人脸库上的实验结果表明,该算法能够有效地提高人脸识别的性能。     

基于半监督流形学习的人脸识别方法

如何有效地将流形学习(Manifold learning,ML)和半监督学习(Semi-supervised learning,SSL)方法进行结合是近年来模式识别和机器学习领域研究的热点问题.提出一种基于半监督流形学习(Semi-supervised manifold learning,SSML)的人脸识别方法,它在部分有标签信息的人脸数据的情况下,通过利用人脸数据本身的非线性流形结构信息和部分标签信息来调整点与点之间的距离形成距离矩阵,而后基于被调整的距离矩阵进行线性近邻重建来实现维数约简,提取低维鉴别特征用于人脸识别.基于公开的人脸数据库上的实验结果表明,该方法能有效地提高人脸识别的性能.     

一种基于LBP特征与流形知识的人脸识别方法

人脸识别是计算机视觉领域的研究热点,应用背景广泛。近年来,流形被认为是视觉感知的基础,流形学习算法被用来发现图像的内在特征。如何利用流形学习后的低维内蕴变量成为相关研究的核心问题。但是利用传统的流形学习算法降维得到的人脸低维特征在可分性上存在一定的不足。此外,流形学习算法对光照和姿态变化敏感。针对这两个问题,提出了一种基于局部二值模式（LBP）和流形知识的人脸识别方法。该方法首先利用LBP算子对人脸图像进行局部特征描述,然后使用流形学习算法获得高维特征数据的低维内蕴变量,并用泰勒展开式近似该流形,获取流形知识,最后利用流形知识估计流形距离来实现人脸识别。实验证明,该方法增强了人脸识别对光照变化的鲁棒性,从而提高了识别性能。     

融合Log-Gabor小波和监督保局映射的人脸识别算法

流形学习是一种非监督学习算法,其鉴别能力不如传统的维数约简算法,而且流形学习算法不能有效地消除图像中如高阶相关等冗余信息.针对这2个问题,提出一种融合Log-Gabor小波和监督保局映射的人脸识别算法.首先使用Log-Gabor小波对归一化的人脸图像进行多方向、多分辨率滤波,并提取其对应的Log-Gabor图像特征向量;然后使用监督保局映射算法对Log-Gabor特征向量进行维数约简,得到低维鉴别特征;最后使用最近邻分类器进行分类.该算法综合运用了Log-Gabor特征对人脸图像的优异的表征能力、SLPP的非线性维数约简能力,对光照变化、表情变化等具有良好的鲁棒性.在Yale和PIE人脸库上的仿真实验结果证明了文中算法的有效性.     

中心近邻嵌入学习算法的人脸识别研究

针对人脸识别问题,提出了一种中心近邻嵌入的学习算法,其与经典的局部线性嵌入和保局映射不同,它是一种有监督的线性降维方法。该方法首先通过计算各类样本中心,并引入中心近邻距离代替两样本点之间的直接距离作为权系数函数的输入;然后再保持中心近邻的几何结构不变的情况下把高维数据嵌入到低维坐标系中。通过中心近邻嵌入学习算法与其他3种人脸识别方法(即主成分分析、线形判别分析及保局映射)在ORL、Yale及UMIST人脸库上进行的比较实验结果表明,它在高维数据低维可视化和人脸识别效果等方面均较其他3种方法取得了更好的效果。     

动态增殖流形学习算法

流形学习的主要目标是发现高维观测数据空间中的低维光滑流形.目前,流形学习已经成为机器学习和数据挖掘领域的研究热点.为了从高维数据流和大规模海量数据集中探索有价值的信息,迫切需要增殖地发现内在低维流形结构.但是,现有流形学习算法不具有增殖能力,并且不能有效处理海量数据集.针对这些问题,系统定义了增殖流形学习的概念,这有利于解释人脑中稳态感知流形的动态形成过程,且可以指导符合人脑增殖学习机理的流形学习算法的研究.以此为指导原则,提出了动态增殖流形学习算法,并在实验中验证了算法的有效性.     

一种面向图像分类的流形学习降维算法

数据挖掘中的流形学习降维算法可以应用于图像分类等领域。提出一种面向图像分类的流形学习降维算法Mod-LLE(Modified Locally Linear Embedding)。该算法是针对高维数据的局部线性嵌入降维算法的改进,其整合了图像识别信息来更好地改善优化效果,达到在处理过程中保证原始数据固有的拓扑组成结构。以标准数据集作为案例进行测试。图像分类功能测试与降维性能测试结果表明:该算法对于人脸图像的分类精度比较高,降维性能良好。     

基于Gabor小波和流形的人脸识别研究

本文研究基于Gabor小波变换和流形学习的人脸识别方法,首先引入Gabor小波对人脸图像提取不同方向、不同尺度的多个Gabor幅值特征（Gabor magnitude feature）,然后使用能够提取子流形的NPE算法对GMF特征进行维数约简,最后使用线性判别分析进一步提取鉴别性特征。此算法利用了Gabor特征对人脸图像的优异表征能力、流形方法和传统的判别方法。在标准人脸库上的实验结果表明,与其他降维方法相比,新算法能够获得较好的识别效果。     

融合Garbor小波和流形学习的人脸表情识别

通过Garbor小波提取人脸表情特征,为降低Garbor变换后向量维数和提取有效的鉴别特征,将手动选取特征点和监督局部线性嵌入（SLLE）结合起来,利用人脸表情图像数据本身的非线性流形结构信息和样本标签信息来调整点到点之间的距离,并形成距离矩阵,而后基于被调整的距离矩阵进行线性近邻重建来实现维数约简,提取低维鉴别特征用于人脸表情识别。结果表明该方法能更为有效地提取反映表情状态的特征,识别率优于传统的PCA算法,取得了较好的识别效果。最后实验分析了SLLE算法近邻数K和嵌入维数对识别率的影响,得到了SLLE算法的最优近邻数K和低维嵌入维数。     

LBP与LNMF特征融合的人脸识别

提出一种融合局部二值模式(LBP)和局部非负矩阵分解(LNMF)进行人脸识别的方法,采用LBP算子提取分块人脸图像的LBP直方图序列(LBPHS),根据每块的贡献度,得到权重的直方图序列(WeightLBPHS),采用LNMF方法提取其非负子空间及其系数矩阵,根据最近邻原则进行识别。在ORL和YALE标准人脸数据库上的实验表明,该方法具有较高的识别率。     

一种用于人脸识别的非线性鉴别特征融合方法

最近，在人脸等图像识别领域，用于抽取非线性特征的核方法如核Fisher鉴别分析(KFDA)已经取得成功并得到了广泛应用，但现有的核方法都存在这样的问题，即构造特征空间中的核矩阵所耗费的计算量非常大．而且，抽取得到的单类特征往往不能获得到令人满意的识别结果．提出了一种用于人脸识别的非线性鉴别特征融合方法，即首先利用小波变换和奇异值分解对原始输入样本进行降雏变换，抽取同一样本空间的两类特征，然后利用复向量将这两类特征组合在一起，构成一复特征向量空间，最后在该空间中进行最优鉴别特征抽取．在ORL标准人脸库上的试验结果表明所提方法不仅在识别性能上优于现有的核Fisher鉴别分析方法，而且，在ORL人脸库上的特征抽取速度提高了近8倍．     

LBP和HOG的分层特征融合的人脸识别

针对LBP描述子提取的纹理特征有限且不能有效地描述图像边缘和方向信息的问题,提出了LBP和HOG的分层特征融合的方法.首先利用LBP算子提取图像的分层纹理谱特征,然后利用HOG算子提取原始图像的边缘特征和基于分层LBP特征的分层HOG特征,最后将分层LBP特征分别与2种HOG边缘特征融合,得到2种不同的多层融合特征.通过在ORL,Yale和GT人脸库上进行实验,比较了15种算法的识别性能,结果证明了文中方法的有效性;相对于传统的经典降维算法、单一的LBP特征提取算法和HOG特征提取算法,该方法的识别率有很大的提高,分别达到99%,99.5%和99.14%.     

Nonparametric Discriminant Analysis for Face Recognition

In this paper, we develop a new framework for face recognition based on nonparametric discriminant analysis (NDA) and multi-classifier integration. Traditional LDA-based methods suffer a fundamental limitation originating from the parametric nature of scatter matrices, which are based on the Gaussian distribution assumption. The performance of these methods notably degrades when the actual distribution is Non-Gaussian. To address this problem, we propose a new formulation of scatter matrices to extend the two-class nonparametric discriminant analysis to multi-class cases. Then, we develop two more improved multi-class NDA-based algorithms (NSA and NFA) with each one having two complementary methods based on the principal space and the null space of the intra-class scatter matrix respectively. Comparing to the NSA, the NFA is more effective in the utilization of the classification boundary information. In order to exploit the complementary nature of the two kinds of NFA (PNFA and NNFA), we finally develop a dual NFA-based multi-classifier fusion framework by employing the over complete Gabor representation to boost the recognition performance. We show the improvements of the developed new algorithms over the traditional subspace methods through comparative experiments on two challenging face databases, Purdue AR database and XM2VTS database.     

正则化半监督判别分析方法

为了克服加权线性判别分析(WLDA)只利用有标签的训练样本而不能反映样本数据流形结构的缺点,提出一种正则化的半监督判别分析方法。首先构建所有样本的近邻图来估计数据的局部流形结构,然后将此作为正则项引入WLDA的准则函数中。该方法避免了类内散度矩阵奇异,同时保持了样本数据的判别结构和几何结构。在ORL和YALE人脸数据库上的实验结果证明了该算法的有效性。     

基于特征融合和流形增强的视频人脸识别

提出一种在视频环境下的人脸识别算法(FFME)。将人脸划分为不同的区域,并融合针对人脸不同区域变化特点的不同类型局部特征,建立K-NN模型,根据sum rule划分人脸分类,利用流形建立参考人脸图集,以此重排分类结果,增强人脸识别准确率。在视频人脸数据库Mobo数据集和Honda/UCSD数据集上的实验结果表明,FFME的识别性能优于主成分分析、线性鉴别分析、隐马尔科夫模型、局部线性嵌入,以及流形距离等方法。     

自适应三维形变模型结合流形分析的人脸识别方法

为了在人脸姿态和表情归一化后减少人脸外观的信息损失,提出自适应三维形变模型(3DMM)结合流形分析的人脸识别方法。首先,描述人脸姿态变换引起的2D和3D坐标的不对应性,提出自适应3DMM拟合方法;然后,通过三维变换来保留尽可能多的身份信息,将整个图像网格化映射成3D对象,姿态和表情的归一化保证了变换的稳定;最后,利用多流形判别分析计算流形与流形之间的距离,并利用最近邻分类器完成识别。在Multi-PIE,LFW以及自己采集的数据库上的实验验证了所提方法的有效性,在3个数据库上的识别率分别高达99.8%,95.25%,98.62%。所提方法显著改善了人脸识别性能,在约束和无约束环境下均优于其他几种较新的识别方法。     

基于部件的级联线性判别分析人脸识别

文章提出一种基于人脸部件表示的级联线性判别分析人脸识别方法。该方法将人脸图像划分为具有交叠区域的多个部件,对每个部件应用线性判别分析以寻找该部件的判别方向,然后对所有部件应用线性判别分析以寻找总体最优判别方向。以从该级联线性判别分析提取的特征作为人脸描述。在FERET人脸库上的人脸识别和人脸确认的实验结果表明,该方法优于传统的基于全局图像的Fisherface方法。     

基于广义判别分析方法的人脸识别

提出基于广义判别分析的人脸识别方法,通过非线性核函数把样本映射到高维线性空间,然后在高维空间运用线性判决算法,从而获得输入空间非线性判决特征,可以很好地适应人脸图像中的光照、表情以及姿态等复杂的变化。实验证明该方法用较少的特征向量能获得比特征脸算法、Fisherfaces算法更高的分类准确率。     

基于核的Foley-Sammon鉴别分析与人脸识别

通过建立基于核的Foley-Sammon鉴别分析(KFSDA)的两个等价模型,并分析这两个等价模型的解之间的关系,从理论上给出KFSDA模型的具体求解方法．分析表明,基于核的Foley-Sammon鉴别分析保留了FSDA能明显降低样本特征之间冗余信息的优点,更重要的是该方法能够有效地抽取样本的非线性特征,是对FSDA的进一步拓展．在ORL标准人脸库上的实验结果验证了文中方法的有效性．