应用于人脸识别的改进局部保持投影算法

局部保持投影算法（locality preserving projections,LPP）作为降维算法,在机器学习和模式识别中有着广泛应用。在识别分类中,为了更好的利用类别信息,在保持样本点的局部特征外,有效地从高维数据中提取出低维的人脸图像信息并提高人脸图像的识别率和识别速度,使分类达到一定优化,基于LPP算法结合流形学习思想,通过构造一种吸引向量的方法提出一种改进的局部保持投影算法（reformation locality preserve projections ,RLPP）。将数据集利用极端学习机分类器进行分类后,在标准人脸数据库上的进行试验,实验结果证明,改进后算法的识别率优于LPP算法、局部保持平均邻域边际最大化算法和鲁棒线性降维算法,具有较强的泛化能力和较高的识别率。     

基于监督保持近邻投影的人脸识别

保持近邻投影是一种无监督线性降维方法,具有保持数据流形上局部近邻结构特性,但应用到分类任务时具有局限性,如忽略类标签的信息。该文提出一种新的人脸识别子空间学习方法——监督保持近邻投影,根据先验的类标签信息保持局部几何关系,能获得较好的近似人脸流形以及增强特征空间的判别力。在ORL人脸数据库上的实验表明该方法是有效的。     

基于改进的局部保持投影算法的人脸识别

局部保持投影算法是基于流形的学习方法,在人脸识别过程中容易遇到奇异值问题,为此提出一种利用奇异值分解的方法。在模型中,样本数据被投影到一个非奇异正交矩阵中,解决了奇异值问题;然后再根据局部保持投影算法求出新样本空间的低维投影子空间。将训练样本和测试样本分别投影到低维子空间中,再利用最近邻分类器进行分类识别。在ORL人脸数据库中,采用了一系列的实验来对比该算法与传统局部保持投影算法和主成分分析算法的识别效果。实验结果验证了改进的局部保持投影算法在人脸识别的有效性。     

基于L1范数的分块二维局部保持投影算法

针对高维输入数据维数较大时可能存在奇异值问题,同时为提高算法的运算效率以及算法的鲁棒性,提出了一种基于L1范数的分块二维局部保持投影算法B2DLPP-L1。传统的局部保持投影算法为避免出现奇异值问题,首先运用主成分分析算法将高维数据投影到子空间中,然而这种方式将会造成高维数据中部分有效信息的流失,B2DLPP-L1算法选择将二维数据直接作为输入数据,避免运用向量形式的输入数据时可能造成的数据流失;同时该算法对二维输入数据进行分块处理,将分块后的数据块作为新的输入数据,之后运用基于L1范数的二维局部保持投影算法对其进行降维。理论上,B2DLPP-L1算法能够较好地对数据进行降维,不仅能够保持高维数据中的有效信息,降低计算复杂程度,提高算法的运行效率,同时还能够克服存在外点情况下分类准确率较低问题,提高算法的鲁棒性。通过选择不同的人脸数据库进行实验,实验结果表明,在存在外点的情况下,运用最近邻分类器时能够取得更高的分类准确率,同时所需的分类时间有所减少。     

完备自适应近邻图嵌入的局部鉴别投影算法

针对基于自适应近邻图嵌入的局部鉴别投影算法（Neighborhood graph embedding based local adaptive discriminant analysis, LADP ）仅仅利用局部类内离差矩阵主元空间的鉴别信息而丢失了其零空间内大量鉴别信息的不足,结合全空间的基本思想提出了完备的基于自适应近邻图嵌入的局部鉴别投影算法（ Complete LADP,CLADP）。在局部类内离差矩阵的零空间内,通过最大化局部类间离差矩阵提取不规则鉴别特征,在局部类间离差矩阵的主元空间内,通过最大化局部类间离差矩阵的同时最小化局部类 内离差矩阵提取规则鉴别特征,最后将不规则鉴别特征和规则鉴别特征串联形成CLADP特征。在ORL,Yale以及PIE人脸库上的人脸识别实验结果证明了CLADP的有效性。     

基于双邻接图正交近邻保持投影的人脸识别算法

正交保持投影(ONPP)是经典的图嵌入降维技术,已经成功地应用到人脸识别中,其保持了高维数据的局部性和整体几何结构。监督的ONPP通过建立同类邻接图来最小化同类局部重构误差,寻找最优的低维嵌入,但是其只使用了类内信息,这会导致异类数据点间的结构不够明显。因此,提出了基于双邻接图的正交近邻保持投影(DAG-ONPP)算法。通过建立同类邻接图与异类邻接图,在数据嵌入低维空间后同类近邻重构误差尽量小,异类近邻重构误差更加明显。在ORL,Yale,YaleB和PIE人脸库上的实验结果表明,与其他经典算法相比,所提方法有效提高了分类能力。     

基于图像矩阵判别局部保持投影的人脸识别

提出一种基于图像矩阵判别局部保持投影的人脸识别方法。图像矩阵判别局部保持投影是在局部保持投影基础上进行了扩展,考虑了类标签信息并在其目标函数中增加类间散度约束,使得求解的特征更具判别性。另外,图像矩阵判别局部保持投影是直接处理图像矩阵而不需要将矩阵转化为向量,保留了像素间的空间位置关系,避免了奇异性问题。实验结果表明该方法是有效的。     

有监督的无参数核局部保持投影及人脸识别

针对发掘人脸图像中的高维非线性结构,将加核及构造无参数近邻图两种思想同时引入到局部保持投影算法中,在有监督的模式下,提出了一种新的有监督的无参数核局部保持投影(Parameter-less Supervised Kernel Locality Preserving Projection,PSKLPP)算法并给出了其推导过程。该算法通过将欧氏距离改为对离群数据更为鲁棒的余弦距离,构造无参数近邻图,利用核方法提取人脸图像中的非线性信息,并将其投影在一个高维非线性空间,运用局部保持投影算法得到一线性映射,有效避免了在计算相似矩阵过程中面临的复杂参数选择问题。在ORL和Yale人脸库上的仿真实验验证了所提算法的有效性。     

基于无参数二维判别局部保持投影算法的人脸识别

通过向二维局部保持投影（2D-LPP）算法中引入类间约束和类标识信息,得到二维判别局部保持投影（2D-DLPP）算法,使它拥有更多的判别信息。但它却面临复杂的参数选择问题,这使得它在解决识别问题时受到限制。为解决此问题,构造无参数的相似矩阵,提出无参数的二维判别局部投影（无参数2D-DLPP）算法。在Yale和ORL人脸库上的仿真实验结果表明,该算法与二维判别局部保持投影（2D-DLPP）、二维局部保持投影法（2D-LPP）和二维线性判别分析法（2D-LDA）相比能够取得更高的识别率。     

基于监督协同近邻保持投影的人脸识别算法

基于流形学习理论的近邻保持嵌入算法(Neighborhood Preserving Embedding,NPE)能够发现数据集中隐含的内蕴结构,但当训练样本不足时,无法准确发现数据的内在流形结构,从而影响算法的识别效果.针对这一问题,对NPE算法进行改进,提出了监督协同近邻保持投影算法(Supervised Collaborative Neighborhood Preserving Projection,SCNPP).该算法在类别信息的指导下构建近邻图,使同类样本间的几何关系得到保持,利用协同表示弥补NPE因样本不足造成的表示误差,以一个有效保持样本近邻关系、准确发现数据内在流形结构的权值矩阵计算投影矩阵,提高分类效果.在FERET、AR和Extended Yale B人脸数据集上的实验验证了该算法的有效性.     

基于有监督直接局部保持投影的人脸识别

提出一种用于图像识别的有监督直接局部保持投影算法,该算法结合样本类别信息,通过同时对角化的方法求解局部保持投影问题,避免矩阵的奇异性。在ORL人脸库上的测试结果表明,该算法的识别率高于PCA, PCA+LPP等方法。     

一种面向人脸识别的加权代价敏感局部保持投影

传统的局部保持降维方法追求最低的识别错误率,即假设每一类的错分代价都是相同的.这个假设在真实的人脸识别应用中往往是不成立的.人脸识别是一个多类的代价敏感和类不平衡问题.例如,在人脸识别的门禁系统中,将入侵者错分成合法者的损失往往高于将合法者错分成入侵者的损失.因此,每一类的错分代价是不同的.另外,如果任一类合法者的样本数少于入侵者的样本数,该类合法者和入侵者就是类别不平衡的.为此,将错分代价融入到局部保持的降维模型中,提出了一种错分代价最小化的局部保持降维方法.同时,采用加权策略平衡了各类样本对投影方向的贡献.在人脸数据集AR,PIE,Extended Yale B 上的实验结果表明了该算法的有效性.     

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.     

基于2维保局投影的人脸识别

特征提取是人脸识别的一个重要研究领域，能否有效地提取判别特征是决定人脸识别算法好坏的关键。一般的人脸识别算法都是基于图像向量的，需要将2维人脸图像压缩成1维向量，这不仅破坏了像素之间原有的空间结构关系，而且转换后的向量维数过高。为了避免这种情况，提出了一种直接基于图像矩阵的人脸识别算法——2维保局投影算法。由于该算法是在保局投影的基础上进行扩展，使其可以直接面向2维图像矩阵进行处理，同时在构建相似矩阵的时候引入了样本类别信息，因而可有效地提取人脸图片的2维判别特征。另外还采用最小近邻分类器估算识别率。在AT＆T人脸库的实验结果表明，与Eigenface、Fisherface以及Laplacianface算法相比，该方法具有较好的识别率。     

基于张量局部保持投影算法的图像检索

针对局部保持投影算法是无监督的学习,无法区别类别信息的缺点,本文通过加入鉴别信息的方式对局部保持投影算法进行改进,并将改进的算法推广到张量空间。通过在标准数据集上的对比实验得出,张量改进的局部保持投影算法的检索效果要比原有算法的效果好。     

基于人脸运动信息和改进保局投影的疲劳识别

提出了一种基于人脸运动信息和改进保局投影的疲劳识别方法。利用光流技术计算人脸皮层的运动速度,并以此作为疲劳特征;为了有效地进行疲劳特征降维,提出了改进的保局投影方法,该方法很好地保留了数据的局部流形结构和全局结构;采用加权k近部的方法进行疲劳识别。实验结果表明该方法具有很好的识别效果。     

一种新的基于局部保持投影的高维数据聚类成员构造方法

研究在高维数据中如何产生聚类成员,并提出一种新的构造聚类成员的方法。为解决高维数据的维度对构造成员带来的影响,新的构造方法在构造聚类成员之前利用局部保持投影先对高维数据进行维度约减,然后在约减后的子空间中用随机投影结合K均值方法构造聚类成员。最后讨论了局部保持投影子空间维度的选取。实验表明,新方法得到的结果要明显优于已有的主分量分析结合下采样方法和简单的随机投影方法。