稀疏表示的图像分类研究综述

良好的特征提取方法能减轻后续图像分类与识别的工作量。针对具体的分类问题提出了不同的特征提取方法,并在图像分类和识别任务上取得了较好的效果。然而,已有的基于传统方法的特征提取存在一些明显不足,即随着视觉任务规模的增大,直接利用这些传统方法进行特征分类,效果并不理想。提出的特征表达方法,在图像最基本特征基础上进行矢量量化、稀疏编码或其它表达以形成一幅图像最后的特征。着重介绍基于稀疏表示的特征分类算法并对其进行分析,最后探讨存在的问题和今后研究的方向。     

基于图像边缘位移的有监督的稀疏表示分类方法

稀疏表示分类算法在有监督的图像识别上有广泛的应用.该分类算法的准确度与训练样本个数有很大的关联.通常训练样本越充分,则该算法分类准确率越高,然而遇到小样本问题时,该算法分类准确率会明显降低.针对小样本问题,提出使用基于图像边缘位移的方法,得到和原始训练图像样本高度相关的新样本,达到扩充训练样本容量的目的,进而提高算法的分类准确率.同时,对于带仿射约束的稀疏表示分类算法,也可以经过图像边缘位移方法来提高分类准确率.实验结果证明,所用方法能够取得较好的图像识别效果.     

基于联合结构化稀疏表示的高光谱图像分类

为了实现精确的高光谱图像分类,结合稀疏表示及光谱信息提出基于联合结构化稀疏表示的高光谱分类算法,该算法能够同时利用像元的空间语义信息和字典集内部样本结构性.建立了联合结构化稀疏表示模型,并利用交替方向迭代算法设计求解方案.在此基础上,设计了基于联合结构化稀疏表示的高光谱分类框架,其中利用类特定残留来判定被测试像元的类别.实验结果表明所提算法相比其他经典或前沿算法具有更高的分类精度.     

基于二维图像矩阵的稀疏表示分类方法

利用稀疏表示对图像分类时,需要将二维图像转换为一维特征向量,这大大增加了计算复杂度和忽略了图像矩阵中固有的局部结构信息.为了解决上述问题,设计了完全基于二维特征矩阵的稀疏表示人脸分类方法.首先将二维图像转为2D Fisherface矩阵,然后直接利用二维矩阵求解稀疏表示和进行分类.整个识别过程中,不需要将二维图像转换为一维向量.实验结果表明,二维特征矩阵在稀疏表示分类中是十分有效的,设计的方法可以更快的运算速度达到更高的识别率.在ORL人脸数据库和Extended Yale B人脸数据库上的识别率分别达到97.5%和99.3%.     

采用联合域字典稀疏表示的极化SAR图像分类

针对传统字典学习算法难以有效保持极化SAR图像的空间结构以及难以处理大规模数据的问题,提出了一种基于空域和极化域的联合域字典学习和稀疏表示的分类方法.该方法采用基于联合域流形距离的快速AP聚类进行字典学习.利用局部线性编码对极化SAR图像进行空域和极化域的联合域稀疏表示,充分利用了极化SAR数据集潜在的信息,有效保持极化SAR数据结构的同时降低了算法的时间复杂度.试验结果表明:所提算法适应性强,收敛速度快,能够提高极化SAR图像的分类精度.     

基于L_(2,p)矩阵范数稀疏表示的图像分类方法

为了提高基于稀疏表示分类算法的分类精度,该文充分利用同类样本的非零系数高度集中的特点,提出一种用l2,p矩阵范数进行稀疏约束的基于稀疏表示的分类方法。该算法的训练阶段,构造的目标函数主要包括三个部分:重构误差、稀疏矩阵类内一致性约束、稀疏矩阵类间不一致性约束,其中的稀疏矩阵类内一致性约束用l2,p矩阵范数实现。该算法的测试阶段,计算新样本的稀疏重构系数以用于分类。和传统的基于稀疏表示的分类方法比较,该方法求稀疏重构系数时对样本不再单个处理,而是对同类样本整体处理,且充分利用同类样本的相似性和不同类样本的相异性,提高了基于稀疏表示的图像分类方法的分类精度。实验结果表明:该方法进一步提高了图像分类的准确率,在AR、Extended Yale B和Fifteen Scene Category数据库上和基于稀疏表示的分类方法(Sparse representation based classification,SRC)相比较,识别率分别提高了20.11%、20.88%和2.13%。     

结合随机投影和稀疏表示的图像融合方法

引入压缩感知理论解决基于稀疏表示的图像融合方法中融合质量和数据压缩问题,探索在达到一定融合质量的同时降低融合所需计算代价的方法.该方法首先利用随机投影对待融合图像数据进行压缩,再对压缩数据进行稀疏表示得到稀疏系数,根据融合影响因子确定融合稀疏表示系数获得融合图像.实验验证了该算法的合理性和有效性,及在较低压缩比下具有与传统方法可比拟的融合质量.     

基于自适应核联合稀疏表示的多特征高光谱图像分类

稀疏表示已被证明是高光谱图像(HSI)分类中的有力工具,同时利用多种特征信息进行联合分类的优点在HSI图像分类领域受到关注,但多特征数据的稀疏策略以及数据的非线性是两个棘手的问题.为此提出了自适应稀疏模式的核联合稀疏模型对高光谱图像进行分类.对于几个互补特征(梯度,文理和形状),该模型同时获取每种特征的表示向量,并且通过施加自适应稀疏策略ladaptive,0来有效利用多特征信息.自适应稀疏策略,不仅限制不同特征空间的像素通过来自特定类的原子表示,而且允许这些像素选定的原子不同,从而提供更好的表示方法.此外,提出的核联合稀疏表示模型用于处理数据的非线性问题.核模型将数据投影到高维空间以提高可分离性,实现比线性模型更好的性能.在数据集Indian Pines和University of Pavia的实验结果表明,所提出的算法表现出更高的分类精度.     

联合局部和全局稀疏表示的磁共振图像重建方法

针对在压缩传感中独立使用全局或局部稀疏字典所分别导致的图像细节或整体图像结构信息的丢失,提出了一种联合利用局部和全局稀疏约束来捕捉磁共振图像细节和整体结构信息的磁共振图像重建算法。该算法首先从特定的磁共振图像中训练出稀疏字典,然后利用该字典进行局部稀疏编码。其次,利用预定义的全局字典来加强磁共振图像的全局稀疏性。最后,在局部和全局稀疏的共同约束下,利用非线性共轭梯度算法来对重建模型进行求解。整个重建过程可以重复迭代以逐步改善重建质量。实验结果表明:当下采样因子达到10时,相比于字典学习算法(dictionary learning MRI,DLMRI),提出的算法在重建质量上可以提高1-6dB。     

基于NSST与改进稀疏表示的医学图像融合方法

针对单一模态的医学图像无法为临床诊断提供全面、 互补信息的问题, 提出一种基于非下采样剪切波变换(NSST)与改进稀疏表示(ISR)的多模态医学图像融合方法. 首先用NSST分解工具将待融合图像分解为一个低频子带和若干个高频子带; 其次, 用ISR方法融合低频子带, 通过Sobel算子和引导滤波器去除低频子带的细节特征, 从而提高低频子带的融合效率, 同时对高频子带采用绝对值最大的融合规则进行融合; 最后, 将融合后的低频子带和高频子带进行逆NSST变换得到最终的融合图像. 实验结果表明, 该方法在主观视觉性能和客观评价上均优于其他对比融合方法.     

基于NSST与改进稀疏表示的医学图像融合方法

针对单一模态的医学图像无法为临床诊断提供全面、 互补信息的问题, 提出一种基于非下采样剪切波变换(NSST)与改进稀疏表示(ISR)的多模态医学图像融合方法. 首先用NSST分解工具将待融合图像分解为一个低频子带和若干个高频子带; 其次, 用ISR方法融合低频子带, 通过Sobel算子和引导滤波器去除低频子带的细节特征, 从而提高低频子带的融合效率, 同时对高频子带采用绝对值最大的融合规则进行融合; 最后, 将融合后的低频子带和高频子带进行逆NSST变换得到最终的融合图像. 实验结果表明, 该方法在主观视觉性能和客观评价上均优于其他对比融合方法.     

采用共享空间稀疏表示的单幅图像超分辨率方法

基于高分辨率图像与其对应的低分辨率图像在转换到特定空间后有高度关联性的假设,提出一种基于共享空间稀疏表示的单幅图像超分辨率方法.该算法应用典型相关分析建立图像块对之间的联系,稀疏正则项刻画理想图像在过完备字典下的稀疏表示.实验结果表明:文中方法改善了算法执行速度,消除了图像主要边缘处的模糊与伪影,增强了图像重建质量.     

基于联合动态稀疏表示方法的多图像人脸识别算法

采用联合动态稀疏表示方法构造一种新型的多图像人脸识别模型.该模型在多张人脸图像的稀疏表示矩阵上,利用动态数集得到联合动态稀疏表示矩阵,识别多图像的人脸.在多张人脸图像作为测试样本的情况下,利用多图像之间的关联性提高人脸图像识别的准确率.最后利用CMU人脸图像库对该算法进行仿真,结果表明其识别率较其他算法有很大的提高.     

基于字典稀疏表示和梯度稀疏的图像盲去模糊

基于超完备字典稀疏表示的图像复原利用字典的冗余性能够有效地恢复出图像的结构特征,但由于使用字典稀疏表示时需要对整幅图像进行分块处理,导致复原后的图像块之间重构图像常出现"伪像"效应。针对这一问题,本文将图像梯度稀疏统计特性作为先验知识加入稀疏表示图像盲去模糊模型中,提出了一种基于字典稀疏表示和梯度稀疏的图像盲去模糊算法,同时分析了算法的整体优化求解方法。实验分析和结果表明,本文算法能在一定程度上去除图像块之间的"伪像"效应,保持图像的结构特征和整体平滑。本文算法的去模糊图像在峰值信噪比和视觉效果两方面均有显著提高。     

基于稀疏表示的字符识别方法

稀疏表示在模式识别的研究中已经得到广泛的关注。本文提出了一种基于稀疏表示的字符识别方法。我们首先求解测试字符图像在训练字符图像矩阵下的稀疏表示系数,然后通过估计最小重建误差来完成字符识别。实验结果显示提到的方法在准确率和有效性方面都达到了满意的性能。     

基于剪切波变换和稀疏表示理论的图像融合方法

为了提高噪声图像的融合效果,基于剪切波变换和稀疏表示理论提出了一种对噪声图像的融合方法。基本思想主要包括4步:(1)对噪声图像进行剪切波分解,得到各个尺度下的剪切波系数;(2)利用稀疏表示理论对低频子带的剪切波系数进行融合,而对高频子带的系数选用绝对值最大的原则进行融合;(3)对融合后的剪切波系数进行硬阈值处理;(4)利用剪切波逆变换得到最终的结果。实验结果表明所提方法是有效的。     

基于稀疏表示分类算法的复合绝缘子憎水性检测方法

复合绝缘子表面憎水性的检测是判断其防污闪性能的主要手段之一.本文引入稀疏表示分类算法实现了对复合绝缘子憎水性图像的检测分类.运用最小一范数方法计算稀疏表示系数,通过计算最小残差图像来搜索与测试图像最匹配的训练样本图像,从而准确识别出检测试样的憎水性HC等级.该算法避开了一般模式识别算法中较复杂的特征提取环节,为复合绝缘子憎水性图像识别检测提供了新的思路.实验结果表明,该方法能有效地应用于复合绝缘子憎水性图像的分级.     

基于核方法协同表示的高光谱图像分类

为进一步利用高光谱图像在同一区域内像素点的相似特性完成地物分类,提出了一种基于核方法协同表示与绝对距离融合的分类算法。通过核函数将原始数据投影到高维核空间,在特征空间中用全部训练样本表示待测样本,再计算吉洪诺夫正则化下待测像元的重构残差和每个类别表示系数绝对值向量,使用不同权重予以融合作为分类依据。在实验中使用Indian Pines和Pavia University两种高光谱图像数据对该方法进行实验验证,实验结果表明:与原协同表示(CRC)及支持向量机(SVM)相比,改进后分类算法总体分类精度和平均分类精度都有更好的表现,均达到94%以上,具有较好的鲁棒性。     

基于稀疏表示的时间序列最近邻分类

提出一种基于稀疏表示的时间序列最近邻分类模型,旨在通过提取时间序列的关键特征,去除冗余信息,达到减少噪声干扰的目的.该模型首先求解时序数据基于过完备字典的稀疏表示,然后利用非零系数及其对应的原子重构原始序列,最后利用基于距离的分类器进行分类.在18个时间序列公开数据集上的实验结果表明,最近邻分类模型能够提高传统的最近邻分类器的分类准确率.