基于判别性降维的字典学习在光照变化人脸识别中的应用

针对光照变化人脸识别中大多数现有的人脸识别算法只能单独实施降维,或者字典学习而不能完全利用训练样本判别信息的问题,提出了基于判别性降维的字典学习算法。首先,利用经典的特征提取算法PCA初始化降维投影矩阵;然后,计算字典和系数,通过联合降维与字典学习使得投影矩阵和字典更好地相互拟合;最后,利用迭代算法输出字典和投影矩阵,并利用经l2-范数正则化的分类器完成人脸的识别。在PIE及扩展的YaleB两大人脸数据库上得到了验证了所提算法的有效性及可靠性。实验结果表明,相比几种较为先进的线性表示算法,所提算法在处理光照变化人脸识别时取得了更高的识别率。     

基于DDR的字典学习在光照变化人脸识别中的应用

针对光照变化人脸识别中大多数现有的人脸识别算法只能单独实施降维或者字典学习而不能完全利用训练样本判别信息的问题,提出了基于判别性降维的字典学习算法。首先,利用经典的特征提取算法PCA初始化降维投影矩阵;然后,计算字典和系数,通过联合降维与字典学习使得投影矩阵和字典更好地相互拟合;最后,利用迭代算法输出字典和投影矩阵,并利用经l2-范数正则化的分类器完成人脸的识别。在PIE及扩展的YaleB两大人脸数据库上得到了验证了所提算法的有效性及可靠性,实验结果表明,相比几种较为先进的线性表示算法,所提算法在处理光照变化人脸识别时取得了更高的识别率。     

基于局部线性嵌入(LLE)非线性降维的多流形学习

为了研究多人脸多表情数据集的多流形学习问题,提出了一种基于局部线性嵌入(LLE)算法的多流形学习方法.对于分布在不同流形上的高维数据,该方法在降维的同时首先对数据集进行非监督的聚类,然后分析每一类数据的低维流形的本质维数以及流形空间的构成,聚类及流形空间的确定是通过对LLE降维的结果进行分析而完成的,计算复杂度小.在Cohn-Kanade人脸表情数据库上的表情识别实验表明,该方法在多人脸多表情流形的学习中优于基本的LLE算法,表情的识别率提高了20%～40%.     

基于流形学习的网络数据流异常检测

将非线性流形学习应用于网络数据流的降维过程,基于局部保持投影(LPP)算法基本思想,提出基于类别信息的监督判别LPP(SDLPP)算法;与传统线性降维算法和传统流形学习算法的结果进行对比,以验证算法的准确性与稳定性;建立基于SDLPP算法的网络数据流异常检测系统实施模型。结果表明:SDLPP算法通过多目标优化,在保证局部保持投影同时实现类间距离最大与类内距离最小,在挖掘低维特征空间嵌入的同时提高了分类效果;非线性的流形学习算法能有效挖掘高维数据中的低维流形,保证了维数约减过程中的非线性结构;SDLPP算法能够生成显式投影映射,泛化性较好,时间复杂度低,更加适合网络数据流实时监测系统,并可应用于实际的网络数据流入侵检测模型。     

一种面向分类的核局部线性嵌入算法

局部线性嵌入算法(LLE)已被广泛运用于模式分类,但它存在两个缺点。首先LLE是一种无监督学习方法,没有很好地利用类别信息;其次,LLE算法假设数据在局部上的分布是线性的,如数据非线性分布则效果有限。对此,提出了一种解决分类问题的核局部线性嵌入算法。利用KLLE算法的思想寻找样本的内在流形分布,并通过重构误差来判定该样本的类别。所提方法考虑了样本的类别信息,也适合于处理局部非线性分布的数据。在Yale人脸库的实验结果验证了其有效性。     

多邻域保持嵌入的人脸识别方法

现有流形学习算法在学习人脸数据时,假设所有数据点位于单一低维嵌入流形之上,当数据点实际分布在不同的流形上时,单流形假设就会影响数据真实空间结构。为此提出一种基于多邻域保持嵌入(multiple neighborhood preserving embedding,M-NPE)的学习算法来发现不同类别数据在不同维度的低维嵌入空间中分布的多流形结构。首先,单独学习不同类别数据的流形,得到反映其本质特征的流形;再通过遗传算法搜索每个流形的最优维数;最后依据最小重构误差分类器对样本分类。在Extended Yale B和CMU PIE这2个大型人脸库上实验结果验证了该算法的有效性。     

两种基于谱方法的流形学习算法研究

流形学习方法是一种新型的非线性降维方法,它可以有效地对具有内在流形形式的非线性高维数据进行维数约简.目前,流形学习已被成功应用于聚类、可视化等数据挖掘领域,表现出卓越的性能.首先讨论了流形学习的研究现状,然后介绍了这一领域中影响最大的2种算法:局部线性嵌入算法和等距特征映射算法.     

有监督的核局部线性嵌入算法

核局部线性嵌入法是一个优异的流形学习方法,对于非线性高维数据的降维问题,具有较好的效果。但是算法本身是一个无监督学习方法,对于模式分类等有监督学习问题效果不是很好。通过分析监督学习问题的机理,提出了一种有监督的核函数局部线性嵌入算法,数值实验证明算法对于有监督学习问题,具有较好的效果。     

基于SKLLE和SVM 的人脸表情识别

为有效提取人脸表情图像特征并降低特征向量维数,该文提出一种基于监督核局部线性嵌入(Supervised Kernel Locally Linear Embedding,SKLLE)和支持向量机(Support Vector Machine,SVM)相结合的降维和分类方法.利用人脸表情图像数据本身的非线性流形结构信息和标签信息实现维数约简,提取低维嵌入特征用于人脸表情识别,采用支持向量机代替传统的K近邻分类器.基于JAFFE人脸表情图像库和Cohn-Kanade人脸表情数据库的实验结果表明,该方法可以很好地实现维数约简,达到较高的识别率,有效地提高了人脸表情识别的性能.     

流形学习方法及其在头部姿势估计中的应用

流行学习是一种新的数据降维方法,能揭示数据的内在变化规律,其目标是发现嵌入在高维数据空间中的低维流形结构,并给出一个有效的低维表示。目前流形学习以其出色的数据约简与可视化能力得到了越来越多模式识别与机器学习工作者的重视。本文介绍了一些常用的流形学习算法,分析了这些算法的优缺点,并利用流形学习中的局部线性嵌入(LLE)算法于头部姿势估计,取得了较好的识别效果。     

基于字典投影学习的人脸识别算法

针对字典学习l0或l1范数的稀疏约束导致训练和测试阶段较高的复杂性,提出用于人脸识别的字典投影学习算法.该算法合成和分析字典,达到信号表示和分类.实验结果表明,与传统的DL方法相比,所提出的DPL方法大大降低了训练和测试阶段的时间复杂度;与KNN算法相比,具有较高的识别精度和较好的稳定性.     

基于跨域字典学习算法的人体行为识别

将一种跨域字典学习算法应用于人体行为识别中, 通过引入辅助域数据集, 与原始训练集（目标域）共同进行字典学习, 获得字典对, 进而得到动作类的稀疏编码, 有效扩充了训练集的类内多样性. 该算法为字典学习与训练分类相结合的学习框架, 可利用字典对学习过程中的重建误差进行分类. 实验在MATLAB仿真条件下进行, 将UCF YouTube数据集作为原始训练集, 将HMDB51数据集作为辅助域数据集, 选取两个数据集动作类别一致的7个动作, 根据提出的算法流程进行识别. 将该方法与其他两种人体行为识别算法进行对比. 结果表明, 该方法识别率显著提高, 证明了跨域字典学习算法在人体行为识别上的有效性.     

几种维数约简方法在人脸识别中的比较研究

流行学习是一种分类问题的有效解决方法.采用人脸数据库作为样本集,对主要几种线性算法和LLE算法进行实验分析,尝试引入一种监督LLE算法,在针对人脸数据库的实验中发现该算法在提取非线性特征中有较好的效果.     

利用增量式非线性流形学习的状态监测方法

针对传统流形学习方法难以处理大批量设备运行数据的特点,提出了一种采用增量式流形学习方法的机械设备状态监测方法.该方法首先利用局部切空间排列算法对训练样本集进行非线性维数约简,得到初始的低维流形结构,然后通过增量式学习机制对新增的时序样本点进行动态聚类.通过对压缩机喘振试验数据及滚动轴承故障数据的分析表明,该方法的计算复杂度低,可以有效地识别出隐藏在高维特征集中的非线性故障特征,因此具有良好的工程应用前景.     

基于统计判据的非线性维数约简

现有非线性维数约简算法均需要人工设定适当的邻域点数而（或者邻域半径ε）才能获得合理的嵌入结果．但常用的基于嵌入残差的邻域参数选择方法本质上是循环依赖的，不能有效工作．为实现非线性维数约简算法的定量评价的参数辨识，从讨论优化嵌入的基本判定原则出发，给出了基于空域互信息和正则依赖指数谱的优化嵌入判据实现嵌入质量的定量评价和非线性维数约简算法的非监督参数辨识．仿真实验表明，直观的嵌入质量可被优化嵌入判据有效反映，且由嵌入集拟合恢复原数据集时的拟合精度与优化嵌入判据之间存在显著的正相关．     

半监督局部线性嵌入算法在人脸识别中的应用

提高人脸识别算法的识别率,提出一种基于半监督局部线性嵌入(Semi-Supervised Locally Linear Embedding,SSLLE)的人脸图像识别方法。针对局部线性嵌入(Locally Linear Embedding,LLE)算法非监督学习的缺陷,引入半监督思想,在构造邻域的时候利用部分样本的标签信息来重新调整距离矩阵;使用调整后的距离矩阵进行线性重建从而实现数据降维。在Yale和ORL人脸库上的实验结果表明,能有效的提高人脸识别的性能。     

一种新的基于自组织映射的流形学习算法

针对自组织映射(Self-Organizing Map,SOM)算法在进行流形学习时容易陷入局部极值和产生"拓扑缺陷"问题的原因,提出了一种新的基于SOM的流形学习算法:TO-SOM(Training Orderly-SOM).根据流形的局部欧氏性,TO-SOM算法从一个局部线性或近似线性的数据子集出发,按照数据的内在流形结构对其进行有序训练,可以避免局部极值、克服"拓扑缺陷".根据SOM算法的鲁棒性,TO-SOM算法在成功学习数据内在流形结构的同时,对邻域大小参数和噪声也不像ISOMAP和LLE等现有流形学习算法那样敏感,从而更容易得到实际应用.     

一种克服噪声的鲁棒Laplacian特征映射算法

针对流形学习算法普遍存在对噪声敏感的问题,提出一种克服噪声的鲁棒Laplacian特征映射算法。该算法从Laplacian特征映射出发,在降维过程中,对样本点的邻域范围采用局部PCA的方法,以识别和剔除包含的噪声点,并在重构低维嵌入坐标的同时保持流形光滑连续的整体性,较好地改善了算法的特征提取性能。实验结果表明,所提算法有效地提高了对噪声的鲁棒性。