基于保持近邻判别嵌入的人脸识别

保持近邻嵌入(NPE)是一种子空间学习方法,具有保持数据流形上局部邻域结构的属性.虽然NPE已在一些领域得到应用,但解决识别任务还有局限性.为改进NPE的识别性能,提出了一种保持近邻判别嵌入(NPDE)人脸识别方法. 在NPDE算法中,有效结合了LDA和NPE的思想,具有很强的判别力,还能根据先验类标签信息保持局部邻域的固有几何关系.在ORL人脸库以及Yale人脸数据库上的实验结果表明提出的方法是有效的.     

基于共享近邻加权局部线性嵌入的轴承故障诊断

针对传统局部线性嵌入算法在挖掘局部流形结构时未充分考虑样本邻居分布信息,且在降维过程中默认样本具有相同的重要性导致提取鉴别特征不明显的问题,提出基于共享近邻的加权局部线性嵌入(weighted local linear embedding based on shared neighbors, SN-WLLE)算法,并用于滚动轴承故障诊断.该算法首先使用余弦距离划分样本邻域;其次计算样本邻域对相似度用以评估样本共享近邻信息,并结合样本的6种邻居分布修正局部结构挖掘,提高多共享近邻的k近邻重构准确性;接着从多流形的角度评估样本点与近邻点间的稀疏分布一致性,以获得样本的重要性指标,并在低维空间保持该信息,进而提取准确的鉴别特征;最后结合KNN分类器构建出完备的轴承故障诊断模型.采用凯斯西储大学轴承数据集和实验室测试平台轴承数据集,从可视化评估、定量聚类评估、故障识别精度评估及鲁棒性评估等方面进行分析.结果表明：SN-WLLE算法的F值保持在10⁸以上水准,平均故障识别精度最低可达0.973 4,不仅具有较好的类内紧致性与类间可分性,还对近邻参数k具有低敏感性.     

判别正则化谱回归

谱回归(SR)算法是一种正则化的降维方法,通过学习获得回归框架下的嵌入函数,使其避免了稠密矩阵分解的问题.但是在谱回归的构图中,更加关注于类内信息,而忽视了很重要的类间信息.为此,提出一种新的降维算法——判别正则化谱回归(DRSR).它将数据集的判别信息和流行结构同时嵌入到正则项的构造中,期望使输出结果即保持同类样本间的内在邻近关系,同时又能将不同类的近邻样本尽可能分得开.最后,分析了这种算法的优缺点,并在两个常用的数据集(Yale和wine)上验证了算法的可行性及有效性.     

基于分块加权的局部保持投影的人脸识别

为增强对姿势、表情、光照等变化的鲁棒性,提出了一种加权的分块局部保持投影人脸识别算法.算法先对样本图像分块,对分块得到的子图像利用局部保持投影算法分别提取局部特征信息,并利用k近邻点的类标信息和样本影响力函数计算各分块子图像的权重.该算法能够有效地抽取图像的局部特征,对人脸表情和光照条件变化较大的图像表现尤为突出,在AT&T和Yale人脸库上的比较实验说明了该算法的有效性.     

基于WDNS-SWNPE算法的间歇过程故障检测

针对间歇过程数据的多模态与动态特性共存带来的故障检测问题,提出一种基于加权双近邻标准化(WDNS)的稀疏加权邻域保持嵌入(SWNPE)算法.首先,在寻找样本双层近邻的基础上加权得到加权双近邻集,用加权双近邻集信息标准化样本,将多模态数据处理为单一模态分布,消除多模态中心点差异,解决多模态特性;然后,考虑到NPE算法不能...     

基于伪标签回归和流形正则化的无监督特征选择算法

无监督特征选择是无标签高维数据预处理过程中一种有效的数据降维技术，然而大多数无监督特征选择算法忽略了数据样本本身的类簇结构特性，选择具有低判别性信息的特征.基于此，提出一种基于伪标签回归和流形正则化的无监督特征选择算法.具体地，联合伪标签回归和最大化类间散度来保证算法在迭代过程中学习伪标签，同时，自适应学习数据样本之间的局部几何结构，获得更加精准的标签信息和结构信息，进而选择具有高判别性且能保持数据流形结构的特征.在四个公开数据集上的对比实验表明，提出算法的特征选择结果优于现有的一些无监督特征选择算法.     

鲁棒的加权孪生支持向量机

基于局部信息的加权孪生支持向量机(WLTSVM)借用类内及类间近邻图分别表示类内样本的紧凑性和类间样本的分散性,克服孪生支持向量机(TWSVM)欠考虑训练样本间相似性的缺陷,并且在一定程度上降低二次规划求解的计算复杂度。然而,WLTSVM仍不能充分刻画类内样本潜在的局部几何结构,并且存在对噪声点敏感的风险。基于以上不足,提出一种鲁棒的加权孪生支持向量机(RWTSVM)。与WLTSVM相比,RWTSVM的优势在于:选用热核函数定义类内近邻图权值矩阵,可以更好地刻画类内样本潜在的局部几何结构及蕴含的鉴别信息;用类间近邻图选取边界点,同时结合类内近邻图使得超平面远离边界点中权重较大的样本,降低算法对噪声点敏感的风险。人造数据集和真实数据集上的测试结果验证算法RWTSVM的有效性。     

一种基于图像集的复杂场景分类方法

保持局部图嵌入的流形鉴别分析方法将图像集所属子空间看作流形上的点,并使流形变换前后局部结构关系不变.然而在构造局部区域相似图矩阵时,用于描述节点局部区域范围的近邻节点个数会极大地影响算法的准确率,并会出现变换后流形的可分辨性相比变换前提升很小甚至更低的情况.针对该问题,提出了一种低秩描述下的Grassmannian流形鉴别分析方法.通过对图像集的低秩描述,流形变换中局部嵌入时仅保持同类别节点的最近邻局部结构以及所有节点间的相异类别信息,从而避免了对近邻节点个数的选择,并增强了变换后流形的可分辨性.由15类复杂自然场景和Caltech101图像数据集的实验结果表明,该方法是可行的,并且极大地提高了图像集分类的准确率.     

基于随机投影的正交判别流形学习算法

提出一种基于流形距离的局部线性嵌入算法,以流形距离测度数据间的相似度,选择各样本点的近邻域,解决了欧氏距离作为相似性度量时对邻域参数的敏感性.在MDLLE算法中引入最大边缘准则(maximum margin criterion,MMC)来构建最优平移缩放模型,使得算法在保持LLE局部几何结构的同时,具有MMC准则判别能力.通过正交化低维特征向量可消除降维过程中的噪声影响,进而提高算法的监督判别能力.由实验结果得到,所提出的方法具有良好的降维效果,能有效避免局部降维算法对邻域参数的敏感.随机投影独立于原始高维数据,将高维数据映射到一个行单位化的随机变换矩阵的低维空间中,维持映射与原始数据的紧密关系,从理论上分析证明了在流形学习算法中采用随机投影可以高概率保证在低维空间保持高维数据信息.     

基于DDNPE算法的间歇过程故障诊断

针对邻域保持嵌入(NPE)算法只通过欧氏距离挑选近邻带来的特征提取不充分导致故障诊断效果不佳的问题,将扩散距离(DD)与NPE算法相结合,提出了一种基于扩散距离的邻域保持嵌入(DDNPE)算法的故障诊断新方法.该方法首先发掘嵌入在原始高维数据的内在流行结构,进行数据降维,然后通过学习原始数据的潜在几何结构提取本征信息,并保持数据流行上的局部结构不变,避免了NPE算法只通过欧式距离挑选邻域带来的特征提取不充分的问题,最后利用T²和SPE统计量检测故障,并用变量贡献图法诊断出故障变量.通过青霉素发酵过程仿真结果验证了所提方法的有效性.     

基于动态MDONPE算法的间歇过程故障检测

针对间歇过程数据存在的非线性和动态特性导致故障检测效果不佳的问题,提出一种基于滑动窗(sliding window,SW)的多向差分正交邻域保持嵌入(multiway differential orthogonal neighborhood preserving embedded,MDONPE)算法.首先对间歇过程数据...     

基于四元数理论与流形学习的多通道机械故障信号分类方法

提出一种基于增广四元数矩阵奇异值分解与流形学习正交邻域保持嵌入算法的多通道机械故障信号分类方法,通过引入四元数来耦合4个通道信号,并且利用四元数乘方的性质对数据进行增广处理,充分利用各通道信息并挖掘通道之间的相关性,从而减少因故障特征信息丢失对分类结果的影响。此外,针对传统奇异谱分析提取特征参数的分类效果受噪声影响较大的问题,引入正交邻域保持嵌入算法对奇异值序列进行维数约简,最后使用分类器完成故障分类。对仿真信号的分类结果表明,在强噪声背景下,相较于单通道奇异谱分析方法和机械故障信号中常用的排列熵方法,本文提出的方法分类效果更好。将其应用于更为复杂的实测轴承故障信号的分类与识别中,同样有着较好的效果。     

基于LLE的彩色图象人脸检测

分析了人脸与非人脸之间的本质区别,提出了运用局部线形嵌入(LLE)的非线性降维方法,解决非线性结构的高维数据(图象)低维表示的问题,实现了高维输入数据点映射到一个全局低维坐标系,同时保留了邻接点之间的空间关系(即高维空间的几何结构).此算法不仅能够有效地发现数据的非线性结构,同时还具有平移、旋转不变性.运用LLE算法对图象进行降维,再对降维后的数据运用支持向量机(SVM)分类器进行人脸和非人脸的分类.实验结果表明,该人脸检测方法测率较高,并且不受姿态、表情和光照的影响.     

基于信息熵度量的局部线性嵌入算法

针对局部线性嵌入算法使用欧氏距离计算非对齐样本相似性时, 受数据位置差影响较大, 导致度量精度较低, 影响算法特征提取精度的问题, 提出一种基于信息熵度量的局部线性嵌入算法. 首先利用信息熵统计样本特征间的混乱程度, 提高划分局部邻域的准确性; 然后建立局部重构模型, 挖掘出流形的本质结构; 最后利用局部结构构建低维重构模型, 以获得样本的显著特征. 通过在轴承数据集上的实验证明了该算法在特征提取方面的有效性.     

基于流形弯曲度的有序自适应邻域选择算法

针对传统邻域选择方法不能根据流形样本密度和弯曲度合理选择邻域的缺点,提出了一种有序自适应的邻域选择算法.该算法从流形上曲率最小的点开始,以宽度优先的次序不断地处理每个点.对搜索到的数据点,基于流形结构的局部线性特性,利用已有的邻域信息估算其局部切空间,然后通过其邻域边在切空间的投影自适应地选择合适的邻域.实验结果表明:该算法应用于Isomap后,对不同结构的数据集嵌入结果更准确.     

基于局部线性嵌入与主成分分析的人脸识别方法

针对主成分分析(PCA)算法对数据进行向量化,破坏初始数据的局部结构信息的缺点,提出了将局部线性嵌入(LLE)与PCA相结合的人脸识别算法。先采用LLE提取的初始数据保留了人脸局部结构信息的低维特征,再利用PCA计算低维数据的主要成分,最后根据各人脸的主要成分之间的欧式距离判断是否匹配。对比实验表明,该算法在明显提升算法效率的同时,保证了较高的识别率。     

基于局部线性嵌入与主成分分析的人脸识别方法

针对主成分分析（PCA）算法对数据进行向量化,破坏初始数据的局部结构信息的缺点,提出了将局部线性嵌入（LLE）与PCA相结合的人脸识别算法。先采用LLE提取的初始数据保留了人脸局部结构信息的低维特征,再利用PCA计算低维数据的主要成分,最后根据各人脸的主要成分之间的欧式距离判断是否匹配。对比实验表明,该算法在明显提升算法效率的同时,保证了较高的识别率。