泛化改进的局部切空间排列算法

改进的局部切空间排列(ILTSA)算法解决了当样本稀疏、分布不均匀或数据流密度曲率变化较大时,局部切空间排列算法不能揭示流形结构的问题,用于人脸识别能提取更好的低维特征,但不能有效处理不断增加的数据集的问题。为此,提出一种可泛化的ILTSA(GILTSA)算法。结合类别信息定义样本间的距离实现各样本的近邻集选择,基于ILTSA算法求解训练样本集的低维流形,对每个新样本寻找其在训练样本集中的最近邻,然后根据ILTSA算法原理求得其近似低维流形。在ORL、Yale和埃塞克斯大学人脸库上的实验结果表明,与主成分分析算法和线性局部切空间排列算法等相比,GILTSA算法具有更好的识别率。     

一种新的局部空间排列算法

局部切空间排列算法(local tangent space alignment,LTSA)是一种经典的非线性流形学习方法,能够有效地对非线性分布数据进行降维,但它无法学习局部高曲率数据集.针对此问题,给出了描述数据集局部曲率的参数,并提出一种局部最小偏差空间排列(locally minimal deviation spacealignment,LMDSA)算法.该算法考虑到局部切空间低鲁棒性的缺陷,在计算局部最小偏差空间的同时,能够发现数据的局部高曲率现象,通过参数控制及邻域间的连接信息,减少计算局部高曲率空间的可能,进而利用空间排列技术进行降维,手工流形及真实数据集的实验证实了该算法学习局部高曲率数据集的有效性.     

改进的局部线性嵌入算法及其应用

局部线性嵌入算法（LLE）中常用欧氏距离来度量样本间相似度,而对于具有低维流形结构的高维数据,欧氏距离不能衡量流形上两点间相对位置关系。提出基于Geodesic Rank-order距离的局部线性嵌入算法（简称GRDLLE）。应用最短路径算法（Dijkstra算法）找到最短路径长度来近似计算任意两个样本间的测地线距离,计算Rank-order距离用于LLE算法的相似性度量。将GRDLLE算法、其他改进LLE的流形学习算法及2DPCA算法在ORL与Yale数据集上进行对比实验,对数据用GRDLLE算法进行降维后人脸识别率有所提高,结果表明GRDLLE算法具有很好的降维效果。     

改进的有监督的局部线性嵌入算法及实验演示

流形学习方法中的LLE算法可以将高维数据在保持局部邻域结构的条件下降维到低维流形子空间中．并得到与原样本集具有相似局部结构的嵌入向量集合。LLE算法在数据降维处理过程中没有考虑样本的分类信息。针对这些问题进行研究,提出改进的有监督的局部线性嵌人算法（MSLLE）,并利用MatLab对该改进算法的实现效果同LLE进行实验演示比较。通过实验演示表明,MSLLE算法较LLE算法可以有利于保持数据点本身内部结构。     

基于局部测地距离的TMFA的人脸识别

人脸嵌入在高维观测空间中的低维流形上,为了更精确地描述人脸空间的细微结构,提出了一种基于局部测地距离的张量边界Fisher分析的人脸识别方法。采用二维张量表示人脸空间中的样本图像和局部测地距离来计算样本近邻点。该方法更好地揭示了流形内在的几何结构,能够更精确地选择位于流形上数据点的同类和异类近邻点,同时避免小样本问题。在PIE和FERET人脸数据库上的实验表明,用该方法能够获得更高的识别率,验证了其改进的有效性。     

改进的线性局部切空间排列算法

线性局部切空间排列算法（LLTSA）是一种能很好的适用于识别问题的非线性降维方法,但LLTSA仅仅关注了数据的局部几何结构,而没有体现数据的整体信息。本文提出了一种基于主成分分析（PCA）改进的线性局部切空间排列算法（P-LLTSA）,该算法在Linear-LTSA的基础上,考虑了样本的全局结构,进而得到更好的降维效果。在经典的三维流形和在MNIST图像库手写体识别的实验中,识别率较PCA、LPP,LLTSA有明显提高,证实了该算法在识别问题中的有效性。     

基于流形正则化的文档分类算法研究

基于流形正则化框架提出一种分类算法(MI_I}RI_SC),以解决高维文档分类问题。该算法通过构建训练样 本的最近部图来佑计数据空间的几何结构并将其作为流形正则化项,结合多变量线性回归获得高维文档的低维流形 结构,并采用k近部分类器对低维流形进行分类,得到针对多类问题的分类器。该算法能够充分利用训练样本的类别 信息来帮助学习以提取有效特征。通过在Rcutcrs 21578数据集上的实验,证明该算法的分类性能和运行速度比传统 分类器有较大的提高。     

基于随机P-集合的系统状态检测-识别

针对仿射传播聚类(AP)算法应用于流形结构复杂、密度不均匀的数据集存在的不足,通过学习数据集的低维流形结构,提出了密度自适应的“流形距离核”(ad-MDK)的概念。该距离测度既考虑了数据点的局部密度信息,又包含了数据集全局结构信息,从而提高了算法对这类数据集的处理能力。同时,针对引入流形距离所带来的计算复杂问题,提出了算法的并行化设计方法,有效提高了算法处理效率。通过在多个数据集上的实验验证了所提算法在处理大规模多尺度数据集上的性能优于传统AP算法。     

不确定性研讨信息的结构化与融合方法

基于流形正则化框架提出一种分类算法(MLD-RLSC),以解决高维文档分类问题。该算法通过构建训练样本的最近邻图来估计数据空间的几何结构并将其作为流形正则化项,结合多变量线性回归获得高维文档的低维流形结构,并采用k近邻分类器对低维流形进行分类,得到针对多类问题的分类器。该算法能够充分利用训练样本的类别信息来帮助学习以提取有效特征。通过在Reuters-21578数据集上的实验,证明该算法的分类性能和运行速度比传统分类器有较大的提高。     

流形距离与压缩感知核稀疏投影的局部线性嵌入算法

流形学习算法的目的是发现嵌入在高维数据空间中的低维表示,现有的流形学习算法对邻域参数k和噪声比较敏感。针对此问题,文中提出一种流形距离与压缩感知核稀疏投影的局部线性嵌入算法,其核心思想是集成局部线性嵌入算法对高维流形结构数据的降维有效性与压缩感知核稀疏投影的强鉴别性,以实现高效有降噪流形学习。首先,在选择各样本点的近邻域时,采用流形距离代替欧氏距离度量数据间相似度的方法,创建能够正确反映流形内部结构的邻域图,解决以欧氏距离作为相似性度量时对邻域参数的敏感。其次,利用压缩感知核稀疏投影作为从高维观测空间到低维嵌入空间的映射,增强算法的鉴别性。最后,利用Matlab工具对实验数据集进行仿真,进一步验证所提算法的有效性。     

An improved local tangent space alignment method for manifold learning

Principal component analysis (PCA) is widely used in recently proposed manifold learning algorithms to provide approximate local tangent spaces. However, such approximations provided by PCA may be inaccurate when local neighborhoods of the data manifold do not lie in or close to a linear subspace. Furthermore, the approximated tangent spaces can not fit the change in data distribution density. In this paper, a new method is proposed for providing faithful approximations to the local tangent spaces of a data manifold, which is proved to be more accurate than PCA. With this new method, an improved local tangent space alignment (ILTSA) algorithm is developed, which can efficiently recover the geometric structure of data manifolds even in the case when data are sparse or non-uniformly distributed. Experimental results are presented to illustrate the better performance of ILTSA on both synthetic data and image data.     

基于改进的局部保持投影算法的人脸识别

局部保持投影算法是基于流形的学习方法,在人脸识别过程中容易遇到奇异值问题,为此提出一种利用奇异值分解的方法。在模型中,样本数据被投影到一个非奇异正交矩阵中,解决了奇异值问题;然后再根据局部保持投影算法求出新样本空间的低维投影子空间。将训练样本和测试样本分别投影到低维子空间中,再利用最近邻分类器进行分类识别。在ORL人脸数据库中,采用了一系列的实验来对比该算法与传统局部保持投影算法和主成分分析算法的识别效果。实验结果验证了改进的局部保持投影算法在人脸识别的有效性。     

基于几何距离摄动的局部线性嵌入算法

传统局部线性嵌入(LLE)算法对近邻个数依赖性较强,不适用于处理稀疏数据源。针对该问题,提出一种基于几何距离摄动的LLE算法。通过线性块内的最大欧氏距离与测地距离之差构造几何摄动,描述流形数据的局部线性特性,对原始流形数据进行最大线性分块操作,保证局部模块的线性特性,并在每一个局部线性模块上应用LLE算法实现嵌入降维。实验结果表明,该算法能有效提高分类的平均准确率。     

基于虚拟样本图像集的多流形鉴别学习算法

为了丰富训练样本的类内变化信息,提出了基于通用训练样本集的虚拟样本生成方法。进一步,为了利用生成的虚拟样本中的类内变化信息有效地完成单样本人脸识别任务,提出了基于虚拟样本图像集的多流行鉴别学习算法。该算法首先将每类仅有的单个训练样本图像和该类的虚拟样本图像划分为互补重叠的局部块并构建流形,然后为每个流形学习一个投影矩阵,使得相同流形内的局部块在投影后的低维特征空间间隔最小化,不同流形中的局部块在投影后的低维特征空间中间隔最大化。实验结果表明,所提算法能够准确地预测测试样本中的类内变化,是一种有效的单样本人脸识别算法。     

基于密度刻画的降维算法

针对LLE算法在数据密度变化较大时很难降维的问题,提出一种基于密度刻画的降维算法。采用cam分布寻找数据点的近邻,并在低维局部重建时对数据点加入密度信息。对手写体数字图像进行字符特征的降维,再对降维后的特征进行分类识别。实验结果表明,该方法能区分字符,具有较好的识别率,能够发现高维空间的低维嵌入流形。     

一种基于核的半监督局部线性嵌入方法

在局部线性嵌入算法中,标签价值没有得到充分体现。针对该问题,提出一种基于核的半监督局部线性嵌入方法。考虑到欧氏距离容易破坏流形结构,将原始数据映射到高维核空间,利用高维空间中的核距离代替欧氏距离,采用半监督标签信息调整距离矩阵,通过调整后的距离矩阵对数据结构进行线性重建,从而提高算法的降维性能。在标准数据集、人脸库、字符库等数据上进行实验,结果表明,与传统局部线性嵌入算法相比,该方法的辨识率提高了2%     

基于局部邻域多流形度量的人脸识别

针对人脸识别中特征的提取,提出了一种基于局部邻域多流形度量的人脸识别方法。针对人脸识别的小样本问题,用特征脸对人脸图像预处理。对预处理后的人脸数据集中每个流形内的数据点采用欧氏距离来选择各数据点的近邻点,由此得到局部权重矩阵,并计算重构数据点与原始数据点之间的误差距离;同时,采用图像集建模流形,用affine hull表示流形对应的数据集信息,计算多流形间的距离度量矩阵。通过最大化流形间距离以及最小化数据点与重构数据点误差距离来寻找投影降维矩阵。在人脸数据集上的大量比较实验,验证了该方法的准确性和有效性。     

基于Grassmann流形的多聚类特征选择

在无监督聚类特征选择过程中,局部欧氏度量可能置乱局部流形的拓扑结构,影响所选特征的聚类性能。为此,提出一种基于Grassmann流形的多聚类特征选择算法。利用局部主成分分析逼近数据点的切空间,获取局部数据的主要变化方向。根据切空间构造Grassmann流形,通过测地距保留局部数据的流形拓扑结构,以L1范数优化逼近流形拓扑,选择利于聚类的原本数据特征。实验结果验证了该算法的有效性。