基于流形学习的图像检索研究进展

基于内容的图像检索是当前研究的热点,然而由于"语义鸿沟"问题而限制其检索能力的提高.而流形学习可以利用图像数据库中的数据,以及和用户交互的反馈信息获得用户的语义概念,从而提高检索性能.本文鉴于流形学习在图像检索中表现出的有效性,分析了近几年将流形学习应用到基于内容图像检索中的算法,从归纳和转导角度将相关内容分为两个类别,针对每个类别总结分析了相关算法,并总结了有待进一步研究的问题.     

污染修复场地中基于显著性的目标检测方法

为解决污染修复环境中施工人员实时防护问题,提出使用基于改进的流形排序显著性检测算法对施工人员进行检测.首先,利用超像素分割对图像进行处理,建立适合的图模型;然后利用流形排序方法将图像各边界节点作为背景种子得到第一个显著图;再利用流形排序对第一阶段的显著图进行阈值分割,得到最终的显著图.实验表明,改进方法在视觉效果上与传...     

基于流形排序的电网截面数据检索

随着电力系统信息化的发展,电网数据具有数量大、类型多、维度高的特点。针对在数据检索时多维度查询效率不高,检索结果无法多维度整体匹配的问题,提出一种基于流形排序的电网截面数据检索方法;该方法将电网截面数据描述成多维向量空间中的对应点,创建加权图模型。通过考虑数据的整体近似流形结构来获得检索结果,使之与源查询之间具有较高的相关性;使用置信传播分配排序分数,提高了检索结果的准确性,有效避免相关性度量对高维数据查询处理的不足。     

融合流形学习与相关反馈的人脸图像检索

针对图像检索中视觉特征和语义信息中的"语义鸿沟"问题,提出一种融合流形学习和相关反馈的人脸图像检索算法.该算法充分考虑相关反馈提供的结合语义信息的正反例样本来发现图像样本之间的鉴别性流形,优化构建低维嵌入空间的特征向量,使得相关图像之间保持近邻关系,通过最大化不相关图像之间的距离,得到一个结合了用户语义理解的低维流形特...     

两线性流形之间的距离与公垂流形的一种算法

提出两个不相交的线性流形之间的公垂线性流形的概念,并给出两个不相交的线性流形之间距离的一个充要条件.基于此条件,设计了求两线性流形之间距离与公垂线性流形的算法.     

基于非线性子流形的人脸识别

介绍了流形、流形学习的数学基础及其应用时的核心问题,流形学习方法用于人脸识别的技术路线;通过实例分析讨论了流形学习主流算法——局部线性嵌入(LLE)算法的优势和存在的不足;使用ORL人脸数据库进行仿真实验并将识别效果与原始图像直接分类法、主成分分析法进行比较,验证了LLE算法的有效性及优势。     

基于流形学习和流形高阶近似的图像距离度量

为克服切距离方法的不足,提出了流形高阶近似距离（HMD）.HMD度量方法通过最大差异延展方法（MVU）学习出非线性图像流形的内蕴变量,然后在原型图像处用基于流形高阶泰勒展开式的非线性曲面来局部近似图像流形.HMD定义为待识别图像与图像流形的高阶近似曲面间的最小距离,通过计算待识别图像与图像流形上多个基准图像间的HMD距离能够实现图像的分类和识别.人脸识别和手写数字识别的结果表明：HMD距离在识别精度和稳定性上要优于切距离和当前一些典型的图像距离度量方法.     

基于黎曼流形的轴承故障诊断方法

为解决传统流形学习方法在轴承数据的非欧氏空间中特征提取时的不佳表现,提出引入黎曼流形学习方法.在黎曼流形的框架下,利用原始数据集构造出黎曼流形,并基于此流形提出了黎曼图嵌入特征提取方法,通过对局部结构编码实现初步降维.然后,在低维黎曼流形的基础上融合主成分分析算法(PCA:Principal Components Analysis)和线性判别分析算法(LDA:Linear Discriminant Analysis)设计分类器并对轴承数据进行了聚类.最后,通过在两个轴承数据集上的实验,分析了该方法提取特征的能力.实验结果表明,与现有的故障诊断方法相比,该方法具有较强的故障诊断能力.     

基于流形学习和梯度约束的图像超分辨率重建

将改进的基于流形学习的超分辨率重建与基于梯度约束的正则化重建结合起来,提出一种新的单帧图像超分辨率重建算法.该算法首先针对基于流形学习的超分辨率重建,提出新的特征提取方法,联合归一化亮度与平稳小波变换细节子带系数两个特征矢量,提高重建性能;然后将学习得到的高分辨率图像作为初始估计,将其梯度作为目标梯度域,进行基于梯度约束的正则化重建,得到最终的高分辨率图像.与现有的一些算法相比,文中算法无论在视觉效果还是客观评价上都具有较好的重建性能.     

采用邻域关联性的非监督流形对齐算法

假设对于两个流形上关联性较强的样本点,其邻域点之间也会具有较强的关联性.基于此假设,提出一种新的非监督流形对齐算法,通过学习局部邻域之间的关联性,挖掘不同流形样本点间的关联性;然后,将两个流形样本点投影到共同的低维空间,同时保持所挖掘的关联性.结果表明:与传统的非监督流形对齐算法比较,文中算法能更准确地找出不同流形数据在低维空间的匹配点.     

基于流行排序的前景背景显著性检测算法

为准确提取图像显著区域,提出基于流行排序的前景背景显著性检测算法。首先,采用SLIC(simple linear iterative clustering)方法对经平滑处理的图像进行超像素分割。然后以超像素作为图中节点,采用自适应参数计算节点之间的权重以解决因采用固定值导致的图像效果不理想的问题。其次,在计算背景查询节点时,通过阈值剔除边界超像素中不属于背景的像素,以保留合适的查询节点,避免因显著目标位于图像边界而错把非背景像素标记为背景查询节点的问题。最后,因前景优先方法可以有效抑制背景噪声,而背景优先方法对背景噪声抑制不足,但可均匀突出前景目标。因此,采用相乘或者取平均的方式融合前景背景显著图以得到最终的显著图。在公开数据集MSRA、SED2及ECSSD上与其他算法进行实验对比,实验结果证明了算法的有效性。     

基于图的流行排序的视觉跟踪

为了克服基于检测的目标跟踪中的模型漂移问题,在基于检测的目标跟踪框架下提出一种新的基于图的流行排序的目标跟踪方法。该方法能够抑制在跟踪过程中目标变形、尺度变化以及遮挡等带来的背景信息的影响。首先,把目标矩形框划分为不重叠的图像块,构造一个k-正则图,即以这些图像块为图结点,构造k-正则图,边权定义为结点之间的底层特征的相似性。其次,为每一个图像块分配一个权重,用于表示该图像块在目标表达中的重要性,以此抑制背景信息的干扰,并通过半监督的方式进行计算。特别初始化一些背景或目标图像块,设其权重为1,其他为0,通过流行排序算法计算所有图像块属于背景或目标的权重。此外,使用多尺度特征金字塔的方法处理跟踪过程中的目标尺度变化,同时提高了初始图像块的可靠性。最后,把所有图像块的底层特征进行加权,连接成一个向量,作为矩形框的特征表达,并使用结构化输出(Struck)算法进行跟踪。在几个公共视频序列上进行了实验,结果表明,研究方法的跟踪性能极大地超过了其他跟踪方法。     

一种基于微分流型的Web检索算法

为进一步提高Web的检索性能,提出了一种基于微分流型的 Web检索算法.该算法的核心思想为:用微分流型描述Web空间,用流型的切平面模拟Web的切空间,将流型上2点之间的测地线距离转化为二维平面上点与点之间的欧氏距离,基于距离的匹配过程由原来的在整个文档集合中进行,转换为仅在查询的邻域内进行,以减少匹配过程的计算量.实验结果表明,该算法的查准率比 Google和 IIT分别提高 35 24%和40 93%,它更适合于大型异构Web文档集合的检索.     

改进凸包的贝叶斯模型显著性检测算法

针对传统贝叶斯模型算法对图像显著区域检测精度需要进一步提高的问题,提出一种改进凸包的贝叶斯模型显著性检测算法。首先,利用流行排序算法对图像进行前景提取,提取的前景区域作为贝叶斯模型的先验概率;其次,利用颜色增强的Harris角点检测算法检测图像在RGB,HSV,CIELab 3个颜色空间中的特征点,分别构造RGB,HSV,CIELab空间的凸包,求取3个颜色空间下的凸包的交集;再次,通过贝叶斯模型根据先验概率、凸包与颜色直方图结合得到的观测似然概率计算获得显著性区域图;最后,将新算法在两大公开数据集MSRA和ECSSD中进行测试。结果表明,新算法能够有效抑制背景噪声,完整检出显著区域,F-measure值在MSRA和ECSSD数据库中的测试结果分别为0.87和0.71,准确率-召回率曲线在复杂图像数据库高于传统经典算法。新算法改进了传统经典算法的检测效果,进一步提高了显著图检测的准确性。     

基于CBAM-ResNet50的民国纸币图像检索系统

利用残差网络（ResNet）50，结合卷积块注意力模块（CBAM）机制，提出了一种基于CBAM-ResNet50的民国纸币图像检索技术，提升了对相似纸币的检索能力.设计并实现了基于Windows和Ubuntu系统环境下的民国纸币图像检索系统，并搭建了基于Flask的Web应用服务.所提取的民国纸币图像特征具有更强的辨识度，大幅提高了检索速度，在图形处理器（GPU）上可达毫秒级.使用缩略图搜索民国纸币图片，对相似度排名第1的图像的检索准确率可以达76.3%，相似度排名前6的图像检索准确率可以达92.5%.     

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.     

基于最优ROC曲线的k-部排序本体算法分析

本体相似度计算和本体映射被广泛应用于查询扩展和图像检索中,已成为信息科学研究的热点内容,其核心为计算本体图中顶点间的相似度.本文从理论的角度分析最优ROC曲线标准下k-部排序本体算法的性质,给出算法模型的单调性、广义误差、可微性等若干统计特征.     

一种改进的多光谱遥感图像超像素分割算法

针对简单线性迭代聚类算法在多光谱遥感图像超像素分割中存在的未充分利用图像特征信息及超像素尺寸、 数量固定导致分割精度较低的问题, 提出将流形 简单线性迭代聚类算法引入到遥感图像超像素分割任务中, 并对其进行改进. 首先, 给出一种基于彩色局部二进制模式改进的多光谱遥感图像纹理特征提取方法; 其次, 扩展流形 简单线性迭代聚类算法的光谱空间, 使算法可以适应高维图像数据; 最后, 改进流形 简单线性迭代聚类算法的聚类距离度量, 融合图像的多段光谱特征、 空间特征及纹理特征对像素进行迭代聚类, 实现内容敏感超像素分割. 实验结果表明, 与现有方法相比, 该算法对多光谱遥感图像的超像素分割结果更准确, 在边缘召回率、 欠分割误差、 可达细分精度指标上均有提升, 能改善多光谱遥感图像分割预处理方法中精度较低的问题.