非负矩阵分解的一个约束稀疏算法

针对非负矩阵分解中系数矩阵不够稀疏的问题,提出一个新的约束非负矩阵分解算法。在经典非负矩阵分解的优化函数中施加稀疏性约束,并对分解系数矩阵施加最小相关约束,与此同时对基矩阵施加2-范数约束,在保证非负约束和分解精度的基础上,使分解后得到的矩阵尽可能稀疏,这样可以更加节省存储空间,分解结果更优。对比实验表明,提出的算法具有更好的稀疏性,且实验误差更小。     

基于非负矩阵分解的阴影检测方法

针对以往的矩阵分解方法不能保证分解结果非负的问题,根据非负矩阵分解（NMF：Non—negativeMatrixFactorization）结果非负的特点,提出了基于NMF的阴影检测方法,并以此为基础将进一步引入的分块非负矩阵分解（BNMF：BlockNon—negativeMatrixFactorization）应用于阴影检测。通过NMF／BNMF提取训练样本中阴影的亮度特征,再根据特征识别测试样本中的阴影区域。实验结果表明,与基于奇异值分解方法相比,该算法的阴影检测细节更清晰,具有更好的效果。     

非负矩阵分解方法识别电能质量扰动信号

针对因非负矩阵分解模型目标函数非凸而出现局部次优基特征平滑的现象,提出基于特征再分解的数据稀疏表示方法,在多种先验正则信息约束下初步挖掘原始数据的潜在特征,再秉承非负加性线性表示方式的\     

非负矩阵分解及其在图像压缩中的应用

矩阵分解是实现大规模数据处理与分析的一种有效工具。非负矩阵分解(non-negative matrix factorization,NMF)算法是在矩阵中所有元素均为非负的条件下对其实现的非负分解,这为矩阵分解提供了一种新的思路。非负矩阵分解为分析局部特征和整体特征之间的关系提供了一种思路,即整体特征是局部特征的非负线性组合,局部特征在构成整体特征时不会产生正负抵消的情况。本文介绍非负矩阵分解的基本思想,结合研究工作讨论在概率模型的框架下实现非负矩阵分解的目标函数和相应的算法,以及非负矩阵分解在图像压缩中的实际应用。     

稀疏正则化的非负矩阵分解高光谱解混算法比较与分析

非负矩阵分解(NMF)可以将一个非负的矩阵分解为左右两个非负矩阵的乘积,广泛应用于高光谱影像解混。介绍了非负矩阵分解和高光谱解混的基本原理,对稀疏正则化非负矩阵分解高光谱解混模型进行分析,重点分析了L_1稀疏、L_(1/2)稀疏、以及近似L_0正则化方法,并采用模拟数据和真实数据对各解混算法性能进行了比较和分析。     

基于矩阵变换的快速非负矩阵分解

在采用交替非负最小平方方法进行非负矩阵分解的过程中,每次的迭代更新通常很难直接计算出唯一的最优非负分解矩阵. 但是,若采用矩阵变换方法,则对于变换后的代价函数,就有可能获得唯一的最优非负分解矩阵. 对基于矩阵变换的非负矩阵分解进行了理论分析,提出了2种基于矩阵变换的非负矩阵分解算法. 该算法具有与已有算法相似的计算复杂度,却可有效减少非负矩阵分解的更新次数.     

非负矩阵分解的自适应单调投影Barzilai-Borwein算法

提出一种新的自适应单调投影Barzilai-Borwein(BB)算法求解非负矩阵分解(NMF).算法不使用任何线搜索,并利用自适应BB步长和梯度的利普希茨常数加速算法收敛.在适当的条件下,证明了算法的全局收敛性.此外,将算法应用于稀疏对称非负矩阵分解,数值实验表明算法是有效的.     

基于鉴别流形的不相关稀疏投影非负矩阵分解

基于流形学习、稀疏表示和鉴别分析理论,提出一种基于鉴别流形的统计不相关稀疏投影非负矩阵分解(discriminative manifold—based uncorrelated sparse projective NMF, DMUPNMF)算法。该方法继承了线性投影NMF优点,充分利用了数据集的局部和非局部几何鉴别信息,能够从数据集中抽取不相关鉴别特征,且分解结果具有良好的数据局部表示和稀疏性;给出多乘更新规则求解优化算法并证明其收敛性,还给出投影梯度优化算法以提高收敛速度。为解决大规模数据处理中计算量和存储空间过大问题,提出一种从训练集选取少量代表性样本学习DMUPNMF方法。大量的实验表明,该算法优于现有的改进NMF算法。     

基于稀疏非负TT分解的图像分类算法

针对高阶的图像分类问题,提出一种基于稀疏非负张量链(Tensor Train, TT)分解的模型。采用交替非负最小二乘法求解相应优化问题,并给出该算法的收敛性分析。数值实验表明,与非负矩阵分解相比,稀疏非负TT分解的图像识别率的平均值提升了6.46%。     

Remote sensing image fusion based on sparse non-negative matrix factorization

In order to reduce the spectral and spatial distortions, a novel method based on sparse non-negative matrix factorization (SNMF) is proposed for multispectral and panchromatic images fusion. Firstly, the high spatial resolution and low spatial resolution dictionaries are learned from panchromatic. Then we construct a sparse non-negative matrix factorization model of the multispectral image. Thus, the coefficients matrix with spectral information can be obtained. The high spatial resolution multispectral image is produced by the multiplication high spatial resolution dictionary and the coefficients matrix. By introducing the sparse regularization, the instability of the standard non-negative matrix factorization is conquered and the fused image can preserve the high spectral and spatial information. Some experiments are made on QuickBird and Geoeye satellite datasets, and experimental results show that our proposed method can reduce distortions in both the spectral and spatial domains, and outperform some related pan-sharpening approaches in visual results and numerical guidelines.     

非负矩阵分解及其应用现状分析

介绍了非负矩阵分解（non—negative matrix factorization,NMF）的基本算法思想和一些改进的NMF算法,并对其在一些重要领域内的应用成果及研究现状进行了系统的概括归纳,最后提出NMF方法存在的问题以及今后研究的趋势和展望．     

基于脊波变换的SAR与可见光图像融合研究

脊波(R idgelet)作为一种新的多尺度分析方法比小波更加适合分析具有直线或超平面奇异性的信号,而且具有较高的逼近精度和更好的稀疏表达性能。将脊波变换引入图像融合,能够更好地提取原始图像的特征,为融合图像提供更多的信息,在融合过程中抑制噪声的能力也比小波变换更强。因此,提出了基于脊波变换的SAR与可见光图像融合方法,并采用偏差指数与等效视数指标对融合效果进行评价。实验结果表明,该方法在保留合成孔径雷达SAR(synthetic apertureradar)与可见光图像重要信息、抑制噪声能力方面均优于小波变换方法。     

二维卷积非负矩阵分解的初值确定混合算法

为解决二维卷积非负矩阵分解算法存在初值敏感,且传统随机初始化确定的初始值容易使算法收敛到结果相对不好的局部最优值的问题,通过结合K均值聚类、奇异值分解和主成分分析方法,提出了一种适用于二维卷积非负矩阵分解初始值确定的混合算法.首先,利用K均值聚类方法得到聚类中心作为系数矩阵(H矩阵)的初始值,避开了传统初始化不确定系数矩阵带来的分解结果不唯一问题;其次,考虑到相比一维卷积非负矩阵分解算法,二维卷积非负矩阵分解算法的基矩阵(W矩阵)个数更多,利用奇异值分解和主成分分析方法交替产生基矩阵的初始值,克服了单个算法产生的初始化误差问题.在相同参数环境下将本文算法和现有初始化算法的分解收敛性能进行对比实验,结果表明本文算法相比其他同类算法具有更好的分解性能并具有更好的收敛性.进一步加入噪声进行实验,在白噪声为-1 dB～10 dB的不同信噪比环境下,本文算法均能快速实现信号的分离,对于噪声数据具有很强的鲁棒性.采用混合算法确定初值,更有利于实现二维卷积非负矩阵分解的实时性和高性能.     

基于小波变换的SAR幅度图像压缩算法

针对合成孔径雷达信号处理的幅度图像压缩问题,提出一种基于小波变换的幅度图像压缩方法,对幅度图像进行离散小渡变换,实现幅度图像的多级分解,达到良好的压缩效果.使用星载合成孔径雷达RADARSAT的图像作为测试图像进行实验,压缩比CR=10∶1,峰值信噪比PSNR=31.86 dB.仿真实验结果验证了所提出算法的有效性和实用性.     

结合K均值和非负矩阵分解集成文本聚类算法

将非负矩阵分解(NMF)引入到文本聚类集成问题中,为解决NMF随机初始化所引起的不稳定性问题,首先采用最小最大原则确定K均值算法的初始质心,并获得稳定的聚类结果;其次,将K均值算法的聚类结果作为NMF的初始因子矩阵,并对超图的邻接矩阵进行NMF,获得基矩阵和系数矩阵;最后根据系数矩阵获得最终的聚类结果,由此设计了NMFK算法。在多组真实文本集上进行了实验,结果表明:NMFK算法运行高效,并且获得了比其他常见的聚类集成算法更加优越的结果。     

一种基于L1稀疏正则化和非负矩阵分解的盲源信号分离新算法

针对线性混合模型下的盲源分离这一反问题,提出了一种结合迭代正则化和非负矩阵分解的交替最小化算法．首先把该问题转化为有界约束的二次规划,然后采用了一种自适应BB(Barzilai-Borwein)步长的投影梯度算法来求解．该方法不仅可减少存储量,提高算法速度,而且还很好地刻画了信号的稀疏性和独立性．理论分析和数值试验都验证了该方法的有效性,对混合的二维图像能提高分离的信干比．     

脉冲相位编码信号大测绘带合成孔径雷达成像

在传统单天线体制的合成孔径雷达成像中,存在方位向高分辨率与大测绘带相互制约的关系,以前的方法总是寻求两者的折中．针对这一问题,提出了一种利用脉冲信号相位编码解距离模糊的新方法,在保证方位高分辨的同时实现大测绘带成像．该算法通过引入初始调制相位,利用回波方程建立线性方程组,实现了将产生距离模糊的不同子测绘带回波分离,取得了很好的成像效果．相对于多天线方法解模糊,具有系统复杂度低、容易实现等优点．     

大面积连续实时SAR成像技术

无论是供机上操作人员实时地观察还是将数据下传到地面接收站,综合孔径雷达成像系统都必须具有实时成像处理的功能,而且要求能够实时地输出大面积的连续图像．以SPECAN法为基础,提出一种可以实时输出大面积连续图像的综合孔径雷达成像方法,该方法具有运算量小、编程方便和稳健性高的特点,可满足综合孔径雷达实时处理机的要求．