小规模数据多角度人脸表情人工智能识别仿真

已有人脸表情智能识别方法存在图像遗漏、识别速度慢、以及表情易混淆的问题，导致识别正确率低，且不适用于多人脸识别。为解决上述问题，提出小规模数据多角度人脸表情人工智能识别方法。结合去噪自编码器、稀疏自编码器及普通自编码器组成具有5层网络结构的堆栈式混合自编码器。在网络结构中训练数据样本，并对样本完成微调、权重初始化和更新。再结合粒子群优化分类器识别表情，将粒子最优值带入人脸表情识别目标函数，获得判定表情的决策矩阵，完成人脸表情人工智能识别。仿真结果表明，所提方法识别多人表情识别时无遗漏，且识别速度快、精度高、人脸表情不易混淆。     

奇异值分解和稀疏自编码器的轴承故障诊断

针对滚动轴承故障特征提取和分类需要进行有监督训练才能实现等问题,提出了一种基于奇异值分解（SVD）和时域统计特征分析并结合堆栈稀疏自编码器（SAE）以及Softmax分类器实现滚动轴承故障诊断方法。该方法利用Hankle矩阵对原始数据进行矩阵重构,利用奇异值分解和时域分析对重构后的故障信号进行特征预提取,融合两种特征并输入到堆栈稀疏自编码器中进行特征优化,将优化后的特征输入到Softmax分类器中进行分类识别。实验结果表明,3种工况下10类故障数据的识别准确率均在96%左右,且高于文中其他方法,因此该方法能有效地进行滚动轴承复杂信号的特征预处理以及分类。     

基于改进栈式稀疏去噪自编码器的图像去噪

为了提高栈式稀疏去噪自编码器（SSDA）的图像去噪性能,解决计算复杂度高,参数不易调节,训练收敛速度慢等问题,提出了一种栈式边缘化稀疏去噪自编码器（SMSDA）的图像去噪方法。首先,由于边缘化去噪自编码器（MDA）具有收敛速度快这一特性,对SDA网络损失函数作边缘化处理,形成边缘化稀疏去噪自编码器（MSDA）,使其同时满足边缘性和稀疏性。其次,将多个MSDA堆叠构成深度神经网SMSDA,为避免模型参数局部最优,采用非监督逐层训练法分别训练每一层网络,再用BP算法对整个网络微调,从而获得最优权重。最后,用SMSDA对给定图像去噪。仿真结果表明,较SSDA而言,所提算法在降低计算复杂度、提高收敛速度的同时,拥有较高峰值信噪比（PSNR）,且保留了更多原始图像的细节信息,具有更好的降噪性能。     

一种基于降噪自编码器的人脸表情识别方法

针对传统人脸表情识别算法鲁棒性差,易受到人脸身份信息干扰的问题,本文在基于降噪自编码器的基础上,提出一种人脸表情识别算法。首先,从图片中检测出人脸部分,并进行尺度归一化处理;再构造堆栈式降噪自编码神经网络模型进行预训练;最后为了避免由训练样本不足容易造成的过拟合问题,在深度网络模型的全连接层采用了Dropout技术。实验结果在数据集CK 、JAFFE和Yale上均取得了较高的准确率,说明了该方法具有较强的鲁棒性和抗身份信息干扰的能力。     

基于极端学习机的人脸特征深度稀疏自编码方法

针对输入人脸特征的不准确性导致识别系统识别率不高的问题,提出了一种有效的基于极端学习机（ELM）的人脸特征深度稀疏自编码（DSAE）方法。首先,利用截断式核范数构造损失函数,通过最小化损失函数提取人脸图像的稀疏特征;其次,利用极端学习机自编码器（ELM-AE）模型进行人脸特征的自编码,实现数据维度的降低以及噪声过滤;最后,通过经验风险极小化得到最优的深度结构。在ORL、IMM、Yale和UMIST人脸数据集上的实验结果表明,DSAE方法对高维人脸图像的识别率明显优于极端学习机、随机森林（RF）等算法,且具有良好的泛化性能。     

基于边缘云框架的高效安全人脸表情识别

针对物联网环境下数据量大且人脸表情识别率低的问题,提出基于边缘云框架的高效安全人脸表情识别方法.物联网设备通过多秘密共享技术获取用户信息,并分发到不同的边缘云.边缘云利用语谱图和局部二值模式的方法提取语音特征,采用差值中心对称局部二值模式获得图像特征,将特征送至核心云.基于栈式稀疏去噪自编码器融合语音和图像特征,实现人脸表情的识别,并在RML和eNTERFACE'05数据库上进行实验.实验结果表明,该方法的识别准确率明显高于对比方法,抵御网络攻击的能力较强.     

多信息融合的深度学习人脸表情识别算法研究

人脸表情识别作为人机交互系统的重要组成部分,在安防监控、人机交互等领域有广泛的应用,是计算机视觉的研究热点。传统的卷积神经网络方法一般提取单张人脸图像或者人脸标记点作为特征提取的输入数据,未能考虑到人脸全域的表情信息。提出了一种基于三通道多信息融合的深度学习人脸表情识别模型,以人脸图像表情平静到高峰时期标记点坐标的相对位移为输入,提取整个人脸表情图像特征信息,模型融合了稀疏自编码器以提高对边缘特征提取效率。该模型在CK+数据集上进行了训练和测试,实验结果表明,与该领域中的同类算法相比,该算法模型提高了表情识别的准确率。     

基于低秩堆栈式语义自编码器的零样本学习

在图像分类领域,现有的深度学习等方法在训练时需要大量有标注的数据样本,且无法识别在训练阶段未出现的类别。零样本学习能有效缓解此类问题。本研究基于堆栈式自编码器和低秩嵌入,提出了一种新的零样本学习方法,即基于低秩嵌入的堆栈语义自编码器（low-rank stacked semantic auto-encoder,LSSAE）。该模型基于编码-解码机制,编码器学习到一个具有低秩结构的投影函数,用于将图像的视觉特征空间、语义描述空间以及标签进行连接;解码阶段重建原始视觉特征。并通过低秩嵌入,使得学习到的模型在预见未见类别时能共享已见类的语义信息,从而更好地进行分类。本研究在五个常见的数据集上进行实验,结果表明LSSAE的性能优于已有的零样本学习方法,是一种有效的零样本学习方法。     

自编码网络在JavaScript恶意代码检测中的应用研究

针对传统机器学习特征提取方法很难发掘JavaScript恶意代码深层次本质特征的问题,提出基于堆栈式稀疏降噪自编码网络(sSDAN)的JavaScript恶意代码检测方法。首先将JavaScript恶意代码进行数值化处理,然后在自编码网络的基础上加入稀疏性限制,同时加入一定概率分布的噪声进行染噪的学习训练,使得自动编码器模型能够获取数据不同层次的特征表达;再经过无监督逐层贪婪的预训练和有监督的微调过程可以得到有效去噪后的更深层次特征;最后利用Soft max函数对特征进行分类。实验结果表明,稀疏降噪自编码分类算法对JavaScript具有较好的分类能力,其准确率高于传统机器学习模型,相比随机森林的方法提高了0.717%,相比支持向量机(SVM)的方法提高了2.237%。     

基于深度学习的异常驾驶检测

针对异常驾驶行为标签数据少的问题,提出了一种基于深度学习的异常驾驶检测的新方法,利用堆栈稀疏自编码模型来提取驾驶员的行为特征,并以逐层贪婪的训练方式训练模型。此外,在算法中加入去噪编码增强特征表达的鲁棒性,在整个训练过程中加入丢弃法减少过拟合的风险。实验结果表明,我们提出的方法相比传统的异常驾驶行为监测方法更加有效。     

稀疏降噪自编码器在IR-BCI的应用研究

针对脑-机接口的特征提取问题,提出了一种基于非监督学习的稀疏降噪自编码器,对刺激诱发的脑电信号进行自主学习,构建原始数据的深层特征表达。该编码器引用稀疏自编码神经网络,通过加入噪声,增强其学习的泛化能力,增加了神经网络的鲁棒性。首先对多导联信号进行重新拼接,输入稀疏降噪自编码器,得到原始数据的稀疏特征表达;然后,采用支持向量机将学习到的特征进行分类;最后,同直接使用最优单通道相对比。实验结果为：稀疏降噪自编码器的分类准确率要优于单通道,表明该方法能够更好地学习到特征,并提高了“模拟阅读”脑-机接口的识别正确率,为脑-机接口系统的特征提取和分类提供了新思路。     

基于深度自编码网络语音识别噪声鲁棒性研究

为了解决传统径向基（Radial basis function,RBF）神经网络在语音识别任务中基函数中心值和半径随机初始化的问题,从人脑对语音感知的分层处理机理出发,提出利用大量无标签数据初始化网络参数的无监督预训练方式代替传统随机初始化方法,使用深度自编码网络作为语音识别的声学模型,分析梅尔频率倒谱系数（Mel Frequency Cepstrum Coefficient,MFCC）和基于Gammatone听觉滤波器频率倒谱系数（Gammatone Frequency Cepstrum Coefficient,GFCC）下非特定人小词汇量孤立词的抗噪性能。实验结果表明,深度自编码网络在MFCC特征下较径向基神经网络表现出更优越的抗噪性能;而与经典的MFCC特征相比,GFCC特征在深度自编码网络下平均识别率相对提升1.87%。     

基于自动编码器组合的深度学习优化方法

为了提高自动编码器算法的学习精度,更进一步降低分类任务的分类错误率,提出一种组合稀疏自动编码器(SAE)和边缘降噪自动编码器(mDAE)从而形成稀疏边缘降噪自动编码器(SmDAE)的方法,将稀疏自动编码器和边缘降噪自动编码器的限制条件加载到一个自动编码器(AE)之上,使得这个自动编码器同时具有稀疏自动编码器的稀疏性约束条件和边缘降噪自动编码器的边缘降噪约束条件,提高自动编码器算法的学习能力。实验表明,稀疏边缘降噪自动编码器在多个分类任务上的学习精度都高于稀疏自动编码器和边缘降噪自动编码器的分类效果;与卷积神经网络(CNN)的对比实验也表明融入了边缘降噪限制条件,而且更加鲁棒的SmDAE模型的分类精度比CNN还要好。     

基于SDAE与RELM的EEG情感识别方法

针对情感识别中堆叠式自动编码器存在反向传播方法收敛速度慢和容易陷入局部最优的问题,提出一种基于堆叠式降噪自动编码器（SDAE）和正则化极限学习机（RELM）的情感状态识别方法。从脑电信号的时域、频域和时频域中提取表征情感状态的初始特征,使用SDAE进行无监督特征学习,提取初始特征的高层抽象表示。在网络的回归层,使用RELM进行情感分类。在DEAP数据集上的实验结果表明,与SDAE以及DT、KNN等传统基于机器学习的方法相比,该方法在实时性、准确性和泛化性能等方面均有明显提升。     

基于去噪自编码器和长短时记忆网络的语音测谎算法

为进一步提升语音测谎性能,提出了一种基于去噪自编码器（DAE）和长短时记忆（LSTM）网络的语音测谎算法。首先,该算法构建了优化后的DAE和LSTM的并行结构PDL;然后,提取出语音中的人工特征并输入DAE以获取更具鲁棒性的特征,同时,将语音加窗分帧后提取出的Mel谱逐帧输入到LSTM进行帧级深度特征的学习;最后,将这两种特征通过全连接层及批归一化处理后实现融合,使用softmax分类器进行谎言识别。CSC（Columbia-SRI-Colorado）库和自建语料库上的实验结果显示,融合特征分类的识别准确率分别为65.18%和68.04%,相比其他对比算法的识别准确率最高分别提升了5.56%和7.22%,表明所提算法可以有效提高谎言识别精度。     

基于语音和视频图像的多模态情感识别研究

情感识别依靠分析生理信号、行为特征等分析情感类别,是人工智能重要研究领域之一。为提高情感识别的准确性和实时性,提出基于语音与视频图像的多模态情感识别方法。视频图像模态基于局部二值直方图法（LBPH）+稀疏自动编码器（SAE）+改进卷积神经网络（CNN）实现;语音模态基于改进深度受限波尔兹曼机（DBM）和改进长短时间记忆网络（LSTM）实现;使用SAE获得更多图像的细节特征,用DBM获得声音特征的深层表达;使用反向传播算法（BP）优化DBM和LSTM的非线性映射能力,使用全局均值池化（GAP）提升CNN和LSTM的响应速度并防止过拟合。单模态识别后,两个模态的识别结果基于权值准则在决策层融合,给出所属情感分类及概率。实验结果表明,融合识别策略提升了识别准确率,在中文自然视听情感数据库（cheavd）2.0的测试集达到74.9%的识别率,且可以对使用者的情感进行实时分析。     

基于非线性堆叠双向网络的端到端声纹识别

传统声纹识别方法过程繁琐且识别率低,现有的深度学习方法所使用的神经网络对语音信号没有针对性从而导致识别精度不够。针对上述问题,本文提出一种基于非线性堆叠双向LSTM的端到端声纹识别方法。首先,对原始语音文件提取出Fbank特征用于网络模型的输入。然后,针对语音信号连续且前后关联性强的特点,构建双向长短时记忆网络处理语音数据提取深度特征,为进一步增强网络的非线性表达能力,利用堆叠多层双向LSTM层和多层非线性层实现对语音信号更深层次抽象特征的提取。最后,使用SGD优化器优化训练方式。实验结果表明提出的方法能够充分利用语音序列信号特征,具有较强的时序全面性和非线性表达能力,所构造模型整体性强,比GRU和LSTM等模型具有更好的识别效果。     

基于内容的加权粒度序列推荐算法

为了提高个性化推荐系统的准确率,提出了一种基于内容的加权粒度序列推荐算法。通过分析项目属性关系将项目粒度化,计算每个粒度的贡献度得到项目特征矩阵。再根据用户行为信息生成用户粒度序列并进行粒度映射,利用Apriori算法提取出用户偏好矩阵。最后将项目特征矩阵和用户偏好矩阵做乘积运算,其结果代入改进的sigmoid函数中进行喜好概率预测,从而完成Top-N项目推荐。实验选取MovieLens数据集,结果表明基于内容的加权粒度序列的推荐算法准确率达到72.27%,高于当前流行的推荐算法;在效率方面,推荐时间少于相同用户数量下的协同过滤推荐算法;综合测度评分为0.393,充分验证了算法的整体性能优于其他推荐算法。