图像分块及惰性多示例学习鞋印图像识别

结合图像分块与惰性多示例学习(MIL)给出一种鞋印识别新算法。将整个鞋印图像当作包,根据脚底生物特征比例,采用均匀网格分块的方法将鞋印图像分成15个子块,并提取每个子块的纹理与形状特征,当作包中的示例,将鞋印图像识别问题转化成MIL问题;然后,将推土机距离(EMD)应用到K最近邻(KNN)算法中,得出一种惰性MIL新方法用于鞋印识别。在包含5种不同类型花纹的鞋印库中进行实验,识别正确率可达91.28%,较之基于欧氏距离的KNN算法,识别精度平均提高4.0%。     

基于密度聚类和多示例学习的图像分类方法

针对图像的低级特征表示与高级概念之间的语义鸿沟,本文利用密度聚类获得的簇分布信息和多示例学习框架在区分歧义性对象上的特点,提出了一个基于区域特征密度聚类和多示例学习的图像分类方法(DCRF-MIL)。该方法首先将每个图像分割为多个区域,将所有区域组成一个集合,在这个区域集合上,使用密度聚类算法学习到区域特征的簇分布信息;然后,将图像看作包,区域看作包中的示例,基于区域特征的簇分布信息,将包映射为簇分布空间上的一个向量作为包的特征,使得包特征带有图像区域的语义信息;最后,使用支持向量机算法,在带有包特征的训练集上训练分类器,对测试图像进行分类。在Corel图像集和MUSK分子活性预测数据集上的实验表明,DCRF-MIL算法具有分类精度高和参数易于选择等特点。     

基于EMD-CkNN多示例学习算法的图像分类

针对自然图像场景分类问题,根据Citation-kNN算法思想,提出一种新的基于多示例学习(MIL)的图像分类方法。将整个图像当作多示例包,图像分割的区域当作包中的示例,在度量图像包间的相似距离时,利用改进的推土机距离(EMD)代替Citation-KNN算法中的最小Hausdorff距离(minHD),用于图像分类。在Corel图像库上的对比实验结果表明,分类准确率更高。     

基于空间稀疏编码的MIL算法及刑侦图像分类

针对刑侦图像分类问题，提出一种基于空间稀疏编码（SSC）的多示例学习（MIL）算法。首先，利用稠密尺度不变特征转换（SIFT）原理设计一种带有示例位置信息的多示例建模方案，将刑侦图像分类问题转化为MIL问题；然后，基于多样性密度（DD）函数及稀疏编码（SC）理论，设计了一种针对MIL的字典构造方法及空间稀疏编码方案，用于计算多示例包的元数据（metadata）；最后，结合大尺度线性支持向量机方法，提出了一种SSC-MIL的MIL新算法。14类真实刑侦图像的对比实验表明，该算法是有效的，且分类精度高于其他方法。     

多点多样性密度算法及其在图像检索中的应用

提出多点多样性密度(MPDD)算法。针对经典多样性密度(DD)算法对样本包内容表述单一问题,采用多个密度点对包内容进行描述,避免了内容表述的片面性。将MPDD算法应用于图像检索。图像被均匀细分成小块,提取图像的颜色特征和纹理特征表示图像块内容,然后采用K均值算法对实现图像块进行聚类,产生包示例,最后应用MPDD算法对图像进行检索。实验结果表明,MPDD算法的检索效果好于DD算法。     

基于视觉字典容量自动获取的LDA场景分类研究

提出了一种高效获取词包模型中视觉字典容量的方法,并研究了该方法与隐狄利克雷分配模型(Latent Dirichlet Allocation,LDA )相结合情况下的场景分类性能.在用SIFT特征构建场景图像数据集特征矩阵的基础上,首先采用吸引子传播方法获取场景图像集特征矩阵的合理聚类数目族,并将其中的最小聚类数目作为视觉字典容量,进而生成视觉字典;然后利用所构建视觉字典中的单词描述场景图像训练集和测试集;最后采用LDA模型对场景图像测试集进行场景分类实验.实验结果表明,提出的方法不仅保持了较高场景分类准确率,同时显著提高了场景分类的效率.     

基于多描述子分层特征学习的图像分类

为解决图像分类任务中词袋(Bag-of-Words)模型分类算法单一局部描述子信息缺失、特征量化误差较大、图像特征表现力不足等问题,提出一种基于多描述子分层特征学习的图像分类方法.结合尺度不变特征变换(SIFT)与形状核描述子(KDES-S)进行局部特征提取,并构建分层特征学习结构来减少编码过程中的量化误差,最后将图像特征分层归一化后进行线性组合并利用线性支持向量机(SVM)进行训练和分类.在Caltech-101、Caltech-256、Scene-15数据库上进行实验,结果表明:相比其他图像分类方法,本文方法在分类准确率上具有显著提升.     

基于带权重多样例学习的视觉跟踪算法

原始在线加权的多示例学习跟踪假设每个示例是独立且在包中的贡献均相同,同时为所有正样本赋予相同的权重,这不符合"包中的示例与目标位置的远近,对目标贡献程度是不一样"的事实.再加上原始算法采取单一特征无法准确和全面地表示目标包中所包含的示例,从而影响了跟踪算法的鲁棒性.针对原始算法的这些问题,提出一种基于带权重多样例学习的视觉跟踪方法.该方法同时融合多特征(HOG特征和Haar特征),在多示例学习框架下同时训练分类器,并通过样本特征相似度的比较来赋予不同的权重.对不同场景的图像序列进行实验,通过在公共测试集上与多种主流算法做对比,显示这样得到的目标外表模型对于前景和背景具有更高的区分能力.结果表明:该算法具有更高的准确性和更强的适应性,可以有效克服传统多示例学习中的分类器退化问题.     

基于LSA和SVM的火灾烟雾检测算法

为了解决视频烟雾检测中特征提取难度较大、复杂度较高的问题,提出一种基于潜在语义(Latent Semantic Analysis,LSA)特征和支持向量机(Support Vector Machine,SVM)的烟雾检测算法。该算法首先将烟雾图像库中的每幅图像进行有重叠分块,提取每个分块的小波纹理与HSV颜色特征;再对所有分块特征进行聚类、量化成"视觉字",并且根据每个"视觉字"在每幅烟雾图像中出现的频率,建立"词-文档"矩阵;然后采用LSA方法获得每幅烟雾图像的潜在语义特征;最后结合SVM,实现视频烟雾检测。对比实验表明,该算法特征提取简便,可以更快检测烟雾的发生,提高了烟雾检测效率。     

物体分类识别中视觉词汇生成方法研究

针对目前Bag of words模型将聚类中心作为视觉单词,而导致语义信息表达不完全的问题,提出了一种新的改进的视觉词汇生成方法。首先,提取图像的SIFT特征点并聚类;然后利用核函数进行核密度估计,选取每个聚类中若干个有代表性的特征点;最后,通过SVM训练生成视觉词汇。实验结果表明,改进后的视觉词汇生成方法,在物体分类识别中,与以聚类中心为视觉单词的生成方法相比,增强了语义信息的表达,提高了查全率,使得物体分类识别率大大增加。     

基于SVM的BoVW距离度量学习

在视觉单词包模型（bag of visual words,BoVW）模型中,由于特征检测的不足、聚类算法的缺陷及视觉单词的量化误差,用BoVW模型产生的视觉词典中,存在视觉单词同义性和歧义性的问题,因此用BoVW计算图像距离时,效果不太理想.BoVW模型产生的词典规模巨大,学习一个普通矩阵需要的运算量难以接受.针对BoVW模型上述缺陷,文章提出了一种基于SVM的BoVW距离度量学习方法.该方法利用SVM训练一个将相似图像对与非相似图像对最大程度分离的超平面,得到计算词频直方图点积的权重矩阵.在Oxford图像集上的检索实验表明了该方法的有效性.     

基于流形学习的车牌图像超分辨率算法

为了解决视频监控系统中车牌图像分辨率较低、车牌字符难以辨识的问题,提出一种基于流形学习的车牌图像超分辨率重建算法。首先学习训练样本库中高、低分辨率图像之间的映射关系,然后利用线性判别分析(Linear Discriminant Analysis,LDA)算法提取图像特征,并利用流形学习中的局部线性嵌入(Locally Linear Embedding,LLE)算法对特征向量进行参数建模,最后通过特征映射关系获得高分辨率图像。实验表明,该方法对监控系统中的低分辨率车牌图像具有较好的超分辨率复原效果,不仅提高了字符的可读性,而且具有更高的峰值信噪比。     

协同视觉信息与标注信息图像聚类

针对如何有效地利用图像视觉信息与标注信息进行图像聚类的问题,提出了一种基于视觉单词与标注单词共生的聚类算法.在视觉特征空间,采用K-means算法对图像聚类,得到表征图像视觉信息的视觉单词,即聚类中心.在图像标注字空间,计算各聚类中心下标注单词的统计分布,建立视觉单词与标注单词共生矩阵,进而针对图像提取嵌入有视觉信息的标注词特征LDA(latent dirichlet allocation)主题模型作为最终聚类算法完成图像的聚类.通过对Pascal VOC 2007标注图像数据库进行的实验仿真以及对比试验结果表明,基于视觉单词与标注单词共生的聚类算法可以有效地利用图像的视觉信息与标注信息的互补特性,提高聚类算法的性能.     

基于原图-光照不变图视觉词典改进的闭环检测方法

当机器人所处环境光照发生变化时,基于传统视觉词典的闭环检测算法性能会降低,容易出现感知混叠和感知变异,从而判断出假闭环。该文首先通过原彩色图像生成只与光源有关的光照不变图,然后生成原图?光照不变图的视觉词典,对每帧图像计算两个直方图和相似性得分,通过最终的得分矩阵来判断是否闭环。实验结果表明,与传统的视觉词典法相比,该文提出的闭环检测算法对环境的光照变化具有较好的鲁棒性。     

CNN特征与BOF相融合的水下目标识别算法

为了改善作为低级表示的尺度不变特征变换(scale invariant feature transform, SIFT)匹配常出现的没有足够特征来防止假匹配的问题,提出在传统方法“词袋”(bag of features, BOF)算法中融合具有较好语义分割能力的卷积神经网络(convolution neural network, CNN)特征来提高识别率的方法。利用ImageCLEF网站的LifeCLEF鱼类视频,制作目标图像数据库。在caffe平台的Alexnet模型进行卷积神经网络的训练,提取图像库和查询图像的特征。利用训练好的CNN特征在Matlab软件进行识别试验验证,计算汉明距离来验证匹配效果。改变参数值来观察不同汉明距离阈值对水下目标识别结果的影响。自制图像库的试验表明,融合深度学习的特征可以有效提高BOF算法的水下目标识别率,对汉明距离阈值的选择需要根据实际情况选择合适的参数。