集成模糊LSA与MIL的图像分类算法

针对自然图像的分类问题,提出一种基于模糊潜在语义分析(LSA)与直推式支持向量机(TSVM)相结合的半监督多示例学习(MIL)算法.该算法将图像当作多示例包,分割区域的底层视觉特征当作包中的示例.为了将MIL问题转化成单示例问题进行求解,首先利用K-Means方法对训练包中所有的示例进行聚类,建立"视觉词汇表";然后根据"视觉字"与示例之间的距离定义模糊隶属度函数,建立模糊"词-文档"矩阵,再采用LSA方法获得多示例包(图像)的模糊潜在语义模型,并通过该模型将每个多示例包转化成单个样本;采用半监督的TSVM训练分类器,以利用未标注图像来提高分类精度.基于Corel图像库的对比实验结果表明,与传统的LSA方法相比,模糊LSA的分类准确率提高了5.6%,且性能优于其他分类方法.     

基于半监督多示例学习的对象图像检索

针对基于对象的图像检索问题,提出一种新的半监督多示例学习(MIL)算法.该算法将图像当作包,分割区域的视觉特征当作包中的示例,按"点密度"最大原则,提取"视觉语义"构造投影空间;然后利用定义的非线性函数将包映射成投影空间中的一个点,以获得图像的"投影特征",并采用粗糙集(RS)方法对其进行属性约简;最后利用直推式支持向量机(TSVM)进行半监督的学习,得到分类器.实验结果表明,该方法有效且性能优于其他方法.     

基于稀疏表示的多示例图像分类

为了有效地解决多示例图像分类问题,基于稀疏表示提出了一种新的多示例图像分类方法.该方法将图像看作多示例包,图像中的区域作为包中示例,利用示例嵌入策略计算包特征;然后将待分类图像包特征表示为训练图像包特征集上的稀疏线性组合,利用Z1优化方法求得稀疏解;最后根据稀疏系数提出一个为待分类图像预测标记的方法.在Corel数据集上的实验结果表明,与其他方法相比,所提方法具有更高的分类精度.     

基于QPSO-MIL算法的图像标注

在多数现有图像标注图像库中,关键字只标注在图像级而非区域级,使有监督学习方法在图像标注中难以应用.基于量子粒子群优化算法(quantum-behaved particle swarm optimization,QPSO)提出了一种新的多示例学习(multi-instance learning,MIL)算法--QPSO-MIL算法,在多示例学习的框架下将基于区域的图像标注问题描述成一个有监督的学习问题.该方法将图像当作包,分割的区域当作包中的示例,利用多样性密度(DD)函数,定义了粒子的适应度向量.在示例空间,利用QPSO方法在各个维度上同时搜索DD函数的全局极大值点,作为关键字的概念点,然后根据Bayesian后验概率最大准则(MAP)对图像进行标注.通过ECCV 2002图像库的实验结果表明,QPSO-MIL算法是有效的.     

局部特征与多示例学习结合的超声图像分类方法

利用全局特征对超声图像进行描述具有一定的局限性,而且对图像进行手工标注的成本过高, 为解决上述问题,本文提出了一种利用局部特征描述超声图像,并结合多示例学习对超声图像进行分类的新方法. 粗略定位图像中的感兴趣区域 (Region of interest, ROI),并提取局部特征,将感兴趣区域看作由局部特征构成的示例包, 采用自组织映射(Self-organizing map, SOM)的方法对示例特征进行矢量量化,采用Bag of words方法将示例特征映射到示例包空间,进而采用传统的支持向量机对示例包进行分类.本文提出的方法在临床超声图像上进行了实验,实验结果表明,该方法具有良好的泛化能力和较高的准确性.     

超像素词包模型与SVM分类的图像标注

为了改善基于词包模型与支持向量机(SVM)分类一幅图对应一个标签的单标签分类问题,提出了一种基于超像素词包模型与SVM分类的图像标注算法.将超像素分割结果作为词包模型的基本单元,用词包模型生成的视觉词汇表示超像素区域特征,保留了图像中的同质区域,很好地利用了图像的区域特征.仿真结果表明,该方法能有效改善基于词包模型与SVM分类的单标签分类问题,且分类的准确性有所提高.     

结合包光滑性的半监督多示例核学习方法

以往半监督多示例学习算法常把未标记包分解为示例集合,使用传统的半监督单示例学习算法确定这些示例的潜在标记以对它们进行利用。但该类方法认为多示例样本的分类与其概率密度分布紧密相关,且并未考虑包结构对包分类标记的影响。提出一种基于包层次的半监督多示例核学习方法,直接利用未标记包进行半监督学习器的训练。首先通过对示例空间聚类把包转换为概念向量表示形式,然后计算概念向量之间的海明距离,在此基础上计算描述包光滑性的图拉普拉斯矩阵,进而计算包层次的半监督核,最后在多示例学习标准数据集和图像数据集上测试本算法。测试表明本算法有明显的改进效果。     

基于多示例学习的图像表示方法

提出一种基于多示例学习的图像表示方法,将图像作为多示例包,用高斯滤波器将图像滤波并取样为由颜色区域构成的矩阵,使用单颜色及相邻区域(single blob with neighbors)的包生成方法。根据用户选择的实例图像生成正包和负包,使用MIL-SVDD_I和MIL-SVDD_B算法进行实验。实验表明该图像表示方法是可行的。     

基于多示例学习框架的文本分类算法

针对有特殊结构的文本,传统的文本分类算法已经不能满足需求,为此提出一种基于多示例学习框架的文本分类算法。将每个文本当作一个示例包,文本中的标题和正文视为该包的两个示例;利用基于一类分类的多类分类支持向量机算法,将包映射到高维特征空间中;引入高斯核函数训练分类器,完成对无标记文本的分类预测。实验结果表明,该算法相较于传统的机器学习分类算法具有更高的分类精度,为具有特殊文本结构的文本挖掘领域研究提供了新的角度。     

一种基于多示例学习的图像检索方法

由于多示例学习能够有效处理图像的歧义性,因此被应用于基于内容的图像检索(CBIR).本文提出一种基于多示例学习的CBIR方法.该方法将图像作为多示例包,使用基于自组织特征映射网络聚类的方法分割图像,并将由颜色和纹理特征描述的图像区域作为包中示例.根据用户选择的实例图像生成正包和反包,使用多示例学习算法进行学习,实现图像检索和相关反馈.实验结果表明这种方法与已有方法检索效果相当,但检索效率更高.     

MILES: multiple-instance learning via embedded instance selection

Multiple-instance problems arise from the situations where training class labels are attached to sets of samples (named bags), instead of individual samples within each bag (called instances). Most previous multiple-instance learning (MIL) algorithms are developed based on the assumption that a bag is positive if and only if at least one of its instances is positive. Although the assumption works well in a drug activity prediction problem, it is rather restrictive for other applications, especially those in the computer vision area. We propose a learning method, MILES (multiple-instance learning via embedded instance selection), which converts the multiple-instance learning problem to a standard supervised learning problem that does not impose the assumption relating instance labels to bag labels. MILES maps each bag into a feature space defined by the instances in the training bags via an instance similarity measure. This feature mapping often provides a large number of redundant or irrelevant features. Hence, 1-norm SVM is applied to select important features as well as construct classifiers simultaneously. We have performed extensive experiments. In comparison with other methods, MILES demonstrates competitive classification accuracy, high computation efficiency, and robustness to labeling uncertainty     

图像场景分类中视觉词包模型方法综述

目的关于图像场景分类中视觉词包模型方法的综述性文章在国内外杂志上还少有报导,为了使国内外同行对图像场景分类中的视觉词包模型方法有一个较为全面的了解,对这些研究工作进行了系统总结。方法在参考国内外大量文献的基础上,对现有图像场景分类(主要指针对单一图像场景的分类)中出现的各种视觉词包模型方法从低层特征的选择与局部图像块特征的生成、视觉词典的构建、视觉词包特征的直方图表示、视觉单词优化等多方面加以总结和比较。结果回顾了视觉词包模型的发展历程,对目前存在的多种视觉词包模型进行了归纳,比较常见方法各自的优缺点,总结了视觉词包模型性能评价方法,并对目前常用的标准场景库进行汇总,同时给出了各自所达到的最高精度。结论图像场景分类中视觉词包模型方法的研究作为计算机视觉领域方兴未艾的热点研究领域,在国内外研究中取得了不少进展,在计算机视觉领域的研究也不再局限于直接应用模型描述图像内容,而是更多地考虑图像与文本的差异。虽然视觉词包模型在图像场景分类的应用中还存在很多亟需解决的问题,但是这丝毫不能掩盖其研究的重要意义。     

壁画图像分类中的分组多实例学习方法

针对壁画图像具有较大类内差异的特点,提出一种分组策略,将样本空间划分为不同的子空间,每一个子空间中的所有训练样本训练分类器模型,测试阶段,根据测试样本落到的子空间来选择不同的分类模型对测试样本进行分类。在各个子空间训练分类器时,为了克服壁画图像较强背景噪音的影响,我们将每一幅壁画图像样本看作多个实例的组成,采用多实例学习的方式来训练分类器。训练过程中,我们引入隐变量用于标识每一个实例,隐变量的存在使得分类器的优化问题不是一个凸问题,因此我们无法用梯度下降法去直接求解,本文中我们采用迭代的方式训练Latent SVM作为每一个子空间的分类器。实验证明了本文的分类模型能够较大程度的解决壁画图像的类内差异以及背景噪音对分类结果造成的影响。     

基于相位奇点包的图像分类方法研究

相位奇点是复信号中的零点。在此前的研究中,我们发现相位奇点可提供丰富的图像信息,并对变换噪声等具有鲁棒性。本论文将相位奇点与视觉词袋模型相结合,构建图像表示的相位奇点包表示方法,并在此基础上开发图像的分类方法。与传统基于SIFT检测子的图像表示方法相比,基于相位奇点的表示方法不仅可以找到更多的兴趣点,而且可以根据相位奇点的正负属性进行单词的预分类。实验结果表明作者提出的方案是可行的,并在PASCAL2005图像分类的结果上表现的比基于SIFT的方法更好。     

提取目标区域词袋特征的图像分类方法

规则网格是视觉词袋模型中常用的图像检测方法,该方法抽取图像所有区块,获得背景区块和目标区块完整的图像信息。事实上,抽取的背景区块信息对类别的判定往往会有一定的混淆作用。以“摩托车”类和“小汽车”类的图像为例,这两类图像背景特征相似,大多都是道路,一般的分类方法很可能将它们分为相同类别。可见,背景信息会干扰图像分类结果。因此,提出一种提取目标区域词袋特征的图像分类方法。利用图像分割去除背景信息提取目标区域;对目标区域构建视觉词袋模型;使用SVM分类器对图像进行分类。PASCAL VOC2006及PASCAL VOC2010数据集上的实验结果表明,提取目标区域词袋特征的图像分类方法具有较好的分类性能。     

三角形约束下的词袋模型图像分类方法

视觉词袋模型广泛地应用于图像分类与图像检索等领域.在传统词袋模型中,视觉单词统计方法忽略了视觉词之间的空间信息以及分类对象形状信息,导致图像特征表示区分能力不足.本文提出了一种改进的视觉词袋方法,结合显著区域提取和视觉单词拓扑结构,不仅能够产生更具代表性的视觉单词,而且能够在一定程度上避免复杂背景信息和位置变化带来的干扰.首先,通过对训练图像进行显著区域提取,在得到的显著区域上构建视觉词袋模型.其次,为了更精确的描述图像的特征,抵抗多变的位置和背景信息的影响,该方法采用视觉单词拓扑结构策略和三角剖分方法,融入全局信息和局部信息.通过仿真实验,并与传统的词袋模型及其他模型进行比较,结果表明本文提出的方法获得了更高的分类准确率.     

MILD: Multiple-Instance Learning via Disambiguation

In multiple-instance learning (MIL), an individual example is called an instance and a bag contains a single or multiple instances. The class labels available in the training set are associated with bags rather than instances. A bag is labeled positive if at least one of its instances is positive; otherwise, the bag is labeled negative. Since a positive bag may contain some negative instances in addition to one or more positive instances, the true labels for the instances in a positive bag may or may not be the same as the corresponding bag label and, consequently, the instance labels are inherently ambiguous. In this paper, we propose a very efficient and robust MIL method, called Multiple-Instance Learning via Disambiguation (MILD), for general MIL problems. First, we propose a novel disambiguation method to identify the true positive instances in the positive bags. Second, we propose two feature representation schemes, one for instance-level classification and the other for bag-level classification, to convert the MIL problem into a standard single-instance learning (SIL) problem that can be solved by well-known SIL algorithms, such as support vector machine. Third, an inductive semi-supervised learning method is proposed for MIL. We evaluate our methods extensively on several challenging MIL applications to demonstrate their promising efficiency, robustness, and accuracy.     

多特征融合的遥感图像分类

针对高分辨率遥感图像特点,提出了一种多特征融合的分类方法。该方法首先改进了原始的视觉词袋生成算法;然后,分别提取图像的视觉词袋局部特征、颜色直方图特征以及Gabor纹理特征;最后采用支持向量机进行分类,并对多特征分类结果进行自适应综合。采用一个具有2 100幅图像的大型遥感图像分类公共测试数据集进行分类实验,与仅用单一特征分类方法的最高分类精度相比,本文多特征融合的遥感影像分类方法总体平均分类精度提高了10%,表明本文提出方法是一种有效的高分辨率遥感图像分类方法