基于非局部相似性和分类半耦合字典学习的超分辨率重建

为了提升单幅彩色图像的超分辨率重建质量,提出了一种改进的基于学习的超分辨率方法.针对半耦合字典学习超分辨率算法训练精度不高的缺陷,采用稀疏域分类与半耦合字典学习交替进行的启发式策略.在训练阶段引入稀疏域非局部相似性约束项,使用改进了的非局部约束l1范数优化问题求解算法,训练得到多组高、低分辨率字典和映射矩阵.在重建阶段利用分类稀疏表示、非局部相似性并结合残差补偿进一步提高重建精度.实验结果表明,该方法在主观和客观评价标准下均取得了较好的重建效果,显著提升了超分辨率重建质量.     

基于稀疏字典学习的立体图像质量评价

本文提出了一种基于稀疏字典学习的双通道立体图像质量评价方法.其中,一个通道结合视觉注意机制得到初始立体显著图,用中央偏移和中心凹特性对其进行优化得到最终的显著图,然后,对其进行稀疏字典训练获得显著字典;另一个通道将参考立体图像对进行SIFT特征变换,然后,对其进行稀疏字典训练获得SIFT字典.在测试阶段,利用已训练字典对参考图像和失真图像进行稀疏编码获得稀疏系数,并定义稀疏系数相似度指标以衡量参考图像和失真图像之间的信息差异;最后将两个通道的质量分数进行加权得到立体图像质量的客观分数.实验在两个公开LIVE库上进行测试,实验结果表明,本文算法的评价结果与主观评分具有更好的一致性,更加符合人类视觉系统的感知.     

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.     

分组训练卷积字典的图像去噪算法

卷积稀疏编码(convolutional sparse coding,CSC)这一全局模型因字典的特殊结构而受到广泛关注,其中卷积字典学习算法(slice-based dictionary learning,S-BCSC)是最为有效的CSC模型优化算法.虽然S-BCSC算法非常有效,但算法在应用中对整幅图像只使用一个固定大小的字典,然而这并不利于图像信息的准确描述.为克服这一缺陷,讨论如何根据图像大小确定卷积字典大小,结合稀疏表示字典学习算法,提出分组训练卷积字典的图像去噪算法.新算法首先将过冗余图像块按照平滑、纹理、边缘分为三类;然后为每一类分别确定所要训练的卷积字典大小;最后依据S-BCSC算法完成字典学习以及图像去噪过程.从实验结果可以看出,所提算法在图像质量、清晰度上相比原S-BCSC算法都有所提升.     

基于聚类与稀疏字典学习的近似消息传递

基于传统字典学习的近似消息传递(approximate message passing, AMP)算法对训练样本数量的需求较高,且运算成本较高。本文引入双稀疏模型,构建基于稀疏字典学习的AMP框架,降低迭代过程中字典学习对训练样本数量的需求,提高压缩感知图像重建的质量与效率。进一步,提出基于聚类与稀疏字典学习的AMP算法,在迭代过程中依据图像块特征进行分类,并为各类图像块分别学习稀疏字典,实现自适应去噪。与基于传统字典学习的AMP算法相比,基于聚类与稀疏字典学习的AMP算法能够将重建图像的峰值信噪比提高0.20～1.75 dB,并且能够将运算效率平均提高89%。     

结合过完备字典与PCA的小样本语音情感识别方法

针对稀疏表示识别方法需要大量样本训练过完备字典且特征冗余度较高的问题,提出了结合过完备字典学习与PCA降维的小样本语音情感识别算法.该方法首先用PCA降维方法将特征降维,再将处理后的特征用于过完备字典训练与稀疏表示识别方法,从而给出了语音情感特征的稀疏表示方法,并确定了新算法的具体步骤.为验证其有效性,在同等特征维数下,将方法与BP、SVM进行比较,并对比、分析语音情感特征稀疏化前后对语音情感识别率、时间效率以及空间效率的影响.试验结果表明,所提出方法的识别率比SVM与BP高;与采用稀疏化前的特征相比,稀疏化后的特征向量更便于处理,平均识别率提高约15%,时间效率提高近原来的1/2,空间效率提升近原来的1/3.     

采用遗传算法的分层贪婪字典训练算法

针对稀疏表示残差过大的问题,提出了采用遗传算法的分层贪婪字典训练算法.该算法首先将数据样本变成一维信号,然后将问题划分为若干个子问题,采用贪婪算法思想分层训练字典.为了以一定概率寻找到每一层字典的最优值,使用遗传算法来训练每一层字典,最后将每层字典级联作为最终的字典.在训练每一层字典时,先采用号码矩阵对样本的分类进行表示,然后以平均低秩逼近的残差能量作为衡量适应度的参数,以联赛选择的方式选出优胜个体,通过单点交叉和变异方法产生新的个体.对二值序列的稀疏表示信号重建的实验结果表明,该算法在训练样本量较小的情况下,与传统的核奇异值分解算法相比,训练得到的字典在同样的稀疏度约束下重建信噪比提高了10倍以上.     

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。     

利用位置字典对的人脸图像超分辨率方法

针对基于稀疏表示的人脸超分辨率算法存在的字典尺寸大、训练时间长等问题,提出一种基于位置字典对的超分辨率重建方法.由于同一位置的人脸图像块具有相似的结构和内容,更有可能用相同的字典原子进行线性组合表示,因此把训练人脸图像按位置分块,首先为每个位置训练一个位置字典对,利用获得的多个位置字典对,对低分辨率测试人脸图像进行基本重建,然后应用残差补偿方法对位置块进行补偿.实验结果表明,由所提方法重建的人脸图像具有更好的视觉效果,与应用原始图像块进行稀疏表示的图像超分辨率算法相比,平均图像结构相似度指标值提高了0.082,同时字典训练时间缩短了约5倍.     

基于局部约束字典学习的非线性降维人脸识别

针对现有的非线性降维(NLDR)算法复杂度高而不能很好地处理现实世界大规模数据集的问题,提出了基于局部约束字典学习的非线性降维(LCDL-NLDR)方法。首先通过一些潜在的标志点重构极小的内在流形,并将训练数据和未知数据自然地嵌入到内部流形中;然后利用局部约束字典学习(LCDL)算法在非线性流形中学习由标志点组成的紧密原子集;最后利用最近邻分类器完成人脸的识别。在扩展的YaleB及CMU PIE两大人脸数据库上的实验验证了所提方法的有效性及鲁棒性,通过与几种先进的字典学习算法比较表明,所提算法提高了嵌入质量,取得了更高的识别率,同时也大大地降低了NLDR算法的复杂度。     

液压泵故障诊断稀疏编码方法研究

针对液压泵故障特征难以提取、诊断过程复杂、自动化程度低等特点,将稀疏编码方法应用于液压泵故障诊断.通过对液压泵泵壳处振动信号进行时频域变换,将变换后的信号作为样本,采用K-SVD算法对训练样本进行字典学习以获取字典,利用正交匹配追踪算法对测试信号进行分解与重构,通过不同类别字典对测试信号的重构率大小进行故障种类识别,实现液压泵故障分类.通过试验验证并与BP神经网络、支持向量机对比,结果表明稀疏编码方法具有对故障识别速度快、准确率高、稳定性好等优点,可以有效地实现对液压泵故障的诊断.      

基于NMF闭塞字典的压缩传感声纳图像识别

提出了基于非负矩阵分解（NMF）闭塞字典的压缩传感声纳图像识别的方法.该方法采用NMF局部特征提取,解决了全局特征提取对声纳图像的强度和目标姿态的变化等方面不敏感的问题;同时利用K-SVD算法构造出可压缩的NMF闭塞字典,解决了原始的闭塞字典中含有大量原子从而导致计算量大的问题.实验结果表明：在不闭塞的情况下,采用NM...     

基于多层分块的异常行为检测算法

为了快速高效地实现复杂场景下的异常行为检测,提出了一种基于多层分块的异常行为检测算法。首先对训练集中的图片进行多层分块处理;然后对图片中的各个分块进行多维光流特征提取,经过特征融合生成相应的描述向量,用于构建正常字典;最后基于正常字典对测试样本进行稀疏重建代价(SRC)的计算来分析数据的异常度。实验是在两个标准视频集上进行的,实验结果证实了提出算法的有效性。与当前流行算法PSO-SFM相比识别效果有提升,针对数据集PETS 2009的异常检测结果提升了1%。     

融合多特征和压缩感知的手势识别

基于压缩感知理论,提出了一种新的手势识别方法,考虑到单个特征的局限性,结合Zernike矩和HOG描述符从全局和局部角度描述手势外观和形状.训练阶段提取手势训练图像的Zernike矩和HOG特征构建字典,识别阶段提取待测样本特征,将其表示成相应训练字典的稀疏线性组合,采用求解l1范数的最优化问题实现分类.实验结果证明,和目前应用较广的手势识别方法相比,该方法具有较强的竞争性,而且通过融合两种形状特征,对光照、尺度、旋转等变化更具鲁棒性.     

基于深度学习的管道焊缝超声检测缺陷识别方法

目前深度学习的方法已经很好的应用于基于图像数据的管道焊缝缺陷自动检测,但是对于深度学习辅助超声无损检测却进展缓慢。主要原因是超声无损检测数据的复杂性(步长大、多模态、多峰分布等),神经网络训练往往出现梯度消失或爆炸的问题,而且能用于训练的标准数据集也严重匮乏。为了克服这些困难,首先引入特殊标准化方法和全连接隐含层实现了一种超声无损检测数据增强方法FMC-GAN构建虚拟数据集,再根据改进的LSTM-FCN模型并引入门函数,以此彻底克服超声无损检测数据复杂性。最后实验表明LSTM-FCN网络识别真实检测数据中的缺陷漏检率为0,各缺陷综合正确识别率高于95.6%,达到工业检测的要求,为超声无损检测智能化发展提供重要研究基础。     

一种面向稀疏表示的最大间隔字典学习算法

近年来,基于稀疏表示的分类技术(SRC)在图像分类和目标识别中取得了巨大的成功。在该框架中,过完备基的学习和多类分类器(通常为支持向量机SVM)的训练是最关键的两个步骤。但在目前的许多方法中,这两个模块的构建过程都是相互独立的。该文针对以上问题,提出了一种用于稀疏表示的最大间隔字典学习算法,将两类SVM分类器的损失函数项的平方及分类间隔作为正则项与稀疏字典的学习过程进行了整合,并提出相应的坐标轮换优化算法对目标函数进行优化,实现了字典和分类器的同步学习。所提出的框架能够增强多类分类器中两类分类器的推广性能,并减少多类分类器的误差界。为了对所提出算法的性能进行评价,在2个常用标准库上进行了分类实验。结果表明,所提出的算法的与SRC相比识别率提升均超过3%。