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文檔簡介
1、人臉識別已經(jīng)成為模式識別以及機器學習領(lǐng)域內(nèi)的一個重要研究課題。如何抽取有效特征是人臉識別算法成功的關(guān)鍵。迄今為止,人們已經(jīng)提出了大量的特征抽取算法,這些算法大致分成兩大類:線性特征抽取和非線性特征抽取。最經(jīng)典的線性特征抽取算法是主成分分析(PCA)、線性鑒別分析(LDA)。非線性特征抽取方法又可分為基于核的子空間學習,包括核主成分分析(KPCA)、核線性鑒別分析(KLDA)和基于流形的子空間學習,包括局部保持投影(LPP)、邊界Fish
2、er分析(MFA)等。傳統(tǒng)特征抽取算法通常用歐氏范數(shù)作為距離度量尺度,歐氏范數(shù)對噪聲(光照、姿勢、遮罩)缺乏魯棒性。為了進一步增強特征抽取算法對噪聲的魯棒性。本文就基于核范數(shù)的特征抽取與人臉識別應(yīng)用進行了深入研究,具體工作如下:
1、基于核范數(shù)的雙向二維主成分分析(Nuclear Norm Based Bidirectional2DPCA)。
經(jīng)典二維主成分分析方法采用F范數(shù)來度量樣本與重構(gòu)間的誤差,但F范數(shù)對于由光
3、照、姿勢、遮罩產(chǎn)生的噪聲十分敏感。為此本文提出了基于核范數(shù)的雙向二維主成分分析,主要思想如下:由于經(jīng)典二維主成分分析只完成水平方向圖像壓縮,本文在其基礎(chǔ)上添加了豎直方向圖像壓縮。同時考慮到以歐氏范數(shù)作為度量距離尺度對噪聲缺乏魯棒性,所以利用核范數(shù)來重新定義了樣本之間的重構(gòu)誤差。利用矩陣變化可以將核范數(shù)優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化成一系列歐氏范數(shù)優(yōu)化問題。分類階段,使用核范數(shù)分類器進行分類識別。經(jīng)過上述改進不僅更加完整保護了樣本的結(jié)構(gòu)信息,同時也有效的減
4、小噪聲樣本帶來的影響。在擴展YALE B庫和CMU PIE庫中得到了有效的驗證。
2、基于核范數(shù)的圖正則化非負矩陣分解(Nuclear Norm based Graph RegularizationNon-Negative Matrix Factorization)。
非負矩陣分解已經(jīng)廣泛運用于人臉識別領(lǐng)域之中,它是將原矩陣分解成為兩個不同非負的矩陣,使得這兩個矩陣的乘積等于原矩陣,由于其沒有非負值,所以非常貼近數(shù)據(jù)
5、非負這一屬性,但是它忽視樣本之間的近鄰關(guān)系。考慮上述缺陷,本文提出了基于核范數(shù)的圖正則化非負矩陣分解(NGNMF),其主要思想是利用核范數(shù)來重新度量兩個非負矩陣的乘積與原始數(shù)據(jù)樣本之間的誤差,在算法求解時,利用核范數(shù)與F范數(shù)之間的關(guān)系,將核范數(shù)優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化成一系列F范數(shù)優(yōu)化問題,經(jīng)過多次迭代求得最優(yōu)解。經(jīng)過以上述改進減弱了噪聲給算法帶來的影響。在AR庫和YALE庫做了實驗,證明算法的有效性。
3、基于核范數(shù)的二維監(jiān)督鑒別投影(
6、Nuclear Norm based Two-dimensional SupervisedDiscriminate Projection)。
為了增強二維特征抽取算法對噪聲的魯棒性和鑒別能力,提出了基于核范數(shù)的二維監(jiān)督鑒別投影。該算法利用核范數(shù)重新定義樣本類間散度分布,用同類樣本構(gòu)建二維局部保持投影近鄰圖。通過尋找一組投影矩陣使得目標函數(shù)達到最小值。經(jīng)投影可使類間散度最大和類內(nèi)散度最小。在ORL庫、FERET庫、YALE庫上實
7、驗數(shù)據(jù)表明此算法的性能優(yōu)于基于F范數(shù)的算法。
4、指數(shù)保局鑒別投影分析(Exponential Discriminate Locality Preserving ProjectionAnalysis)
為了解決鑒別保局投影人臉算法中出現(xiàn)的小樣本問題,提出了指數(shù)保局鑒別投影分析。該方法將鑒別保局類內(nèi)離散度矩陣和鑒別保局類間離散度矩陣投射到一個新的空間,在此空間中鑒別保局類內(nèi)離散度矩陣和鑒別保局類間離散度矩陣均非奇異,因
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