基于二阶（2D）-2PCA的人脸识别

研究光照变化条件下的人脸识别问题。基于最近提出的二阶特征脸方法和(2D)2PCA方法,提出了二阶(2D)2PCA方法。该方法将(2D)2PCA技术分别应用到原始图像矩阵集和剩余图像矩阵集。在extended Yale人脸库上的实验表明,在光照变化条件下,二阶(2D)2PCA方法是一种有效的人脸识别方法。该方法与传统的特征脸、二阶特征脸方法和(2D)2PCA相比,具有更高的识别精度;且比特征脸和二阶特征脸方法节省计算时间。

一种基于双向2DPCA及遗传算法的人脸识别方法

提出了一种双向二维PCA((2D)2PCA)及改进遗传算法(GA)相结合的人脸识别方法.该方法首先利用(2D)2PCA分别从图像的行、列方向进行特征提取,然后通过遗传算法对提取的特征空间以并行的方式进行优化,得到最优行、列特征空间,最后根据最优特征空间进行分类.在ORL人脸库上的实验结果表明,该方法较之传统的方法具有更高的识别率及识别速度,在各种鉴别特征维数下更具鲁棒性,是有效的人脸识别方法.

基于WPD和（2D）~2PCA的步态识别方法

为了提高步态识别率,在步态能量图(gait energy image,GEI)基础上,提出了基于小波包分解(waveletpacket decomposition,WPD)和完全主成分分析(two-directional two-dimensional principal component analysis,(2D)2PCA)的步态识别方法.该方法采用基于人体轮廓的GEI来解决步态数据量过大的问题,并采用WPD和(2D)2PCA进行步态特征提取,解决了已有基于小波变换的步态识别方法中高频分量丢失或维数过高问题.在NLPR步态数据库上对该方法进行了评测,并与经典方法进行了比较.实验结果表明:该方法具有更高的识别率和视角变化的鲁棒性.

基于AEI与（2D）^2PCA的行为分类算法

提出一种基于行为能量图像(AEI)和双向二维主成分分析((2D)2PCA)的行为分类算法解决行为分类问题。该算法利用AEI作为识别特征,无需运动周期的分割,运用(2D)2PCA对特征空间降维,用最近邻方法分类。实验结果表明,该算法能以较少的运行时间获得较高的分类准确率。

基于(2D)~2PCA的受限玻尔兹曼机图像分类算法及其并行化实现

为解决受限玻尔兹曼机(restricted Boltzman machine,RBM)理论对高分辨率图像分类的时间复杂度高的问题,提出了一种基于双向二维主成分分析(two-way 2-dimension principal component analysis,(2D)~2PCA)的RBM图像分类算法.该算法首先应用(2D)~2PCA对待处理图像在X和Z两个方向上进行降维处理,从而提取出图像的主成分,将主成分作为RBM网络可见层的输入数据,应用对比散度算法训练构建玻尔兹曼机网络,达到对图像进行分类的目的.该算法有效解决了RBM处理高分辨率图像时网络训练速度慢,甚至整个网络训练状态无法收敛的问题.通过在Hadoop并行数据处理平台的实验表明:该算法不仅能有效提高处理高分辨率图像的速度,而且具备良好的并行性,在具有4台处理机的并行集群下,其加速比达到了3.13.

基于步态能量图像和2维主成分分析的步态识别方法

为了快速有效地进行步态识别，针对步态能量图像能够表征步态信息和2维主成分分析能快速降维的特点，提出了一种基于步态能量图像和2维主成分分析的步态识别方法。该方法首先应用背景减除法分割出人体轮廓；然后通过人体宽高比的相关信号确定运动周期，再对二值周期序列进行步态能量图像（GEI）合成；最后运用行列相结合的2维主成分分析（（2D）2PCA）方法与加权的2维主成分分析（W（2D）2PCA）方法提取特征主向量，并采用最近邻分类器进行分类。实验结果表明，该步态识别方法可以有效降低前期处理对分类识别的影响，而且对于3种不同行走状态的CASIA数据库中多个视角下拍摄的步态图像可取得很好的识别效果。

归一双向加权（2D）^2PCA的手指静脉识别方法

为快速有效地进行手指静脉识别,针对双向二维主成分分析算法降维的特点,并对该算法进行改进,提出在经过图像预处理的手指静脉图像基础上,特征值归一化并双向加权(2D)2PCA的手指静脉识别方法((OW2D)2PCA).分析了累积特征率对(2D)2PCA的影响,以及加权值、特征值归一加权值和累积特征率对W(2D)2PCA、OW(2D)2PCA、(W2D)2PCA、(OW2D)2PCA的影响.通过建立手指静脉图像库的实验结果表明,文中提出方法能够取得较好的识别效果;对(2D)2PCA提取特征向量中的冗余信息有很强的抑制作用,双向加权比单向加权效果更好;而且(OW2D)2PCA的平均识别率高于2DPCA、(2D)2PCA、W(2D)2PCA、(W2D)2PCA和OW(2D)2PCA.

基于MW（2D）^2PCA的单训练样本人脸识别

传统的人脸识别方法在单训练样本条件下性能会急剧下降,因此,研究出适合于单样本情况下的识别算法是人脸识别问题面临的巨大挑战.针对两个方向的二维主成分分析((2D)2PCA)算法进行改进,文中提出将加权和分块与(2D)2PCA相结合的方法称为分块加权(2D)2PCA,以便更有效地提取人脸的局部特征.同时把模糊理论引入分类决策,应用于单训练样本人脸识别问题.在ORL人脸库以及部分CAS-PEAL人脸库中的实验结果表明,文中方法能取得较好的识别效果.

基于S变换和双向二维主成分分析的局部放电模式识别

为对不同类型局部放电信号进行识别,笔者提出一种新的特征提取方法。首先,制作了4种典型的局部放电人工缺陷模型,并通过S变换对采集的局部放电UHF信号进行时频分析;然后,采用双向二维主成分分析(2DPCA)对S变换幅值矩阵进行压缩以提取特征;最后,引入基于粒子群算法优化参数的支持向量机对样本特征集进行模式识别。识别结果表明:4种特征维数组合中,(10,5)组合的平均识别率最高,(5,5)组合最低;粒子群优化算法的引入大幅提高了支持向量机的分类性能,平均识别率均在94.43%以上,最高可达到97.67%。由此可见,经过S变换和双向2DPCA提取的特征集在维数显著约减的同时,保留了原始数据大部分信息量,能够获得较为理想的分类识别率。

基于多分辨率下节点图像融合的人脸识别方法

人脸识别是人机接口和生物信息领域研究的重要方面,得到广泛的关注,人脸特征提取是其重要环节之一。为了克服人脸光照和表情变化对特征提取的影响,提出在小波包分解后的多分辨率下利用(2D)2PCA提取人脸特征进行识别的方法,主要创新包括:(1)以小波包分解所有节点图像为研究对象;(2)提出以识别率来选取"成功"节点;(3)提出一种融合节点图像的方法。首先通过二层小波包分解获取节点图像,采用(2D)2PCA方法提取所有节点图像的特征矩阵,并利用最邻近分类器获取其识别率,然后在选取"成功"节点图像的基础上,构建了一个融合方法进行人脸识别。用CMUPIE和Yale库中的样本进行对比测试,结果表明本方法的高效性,同时也说明融合多分辨率下的节点图像能有效提高识别率。

基于Log-Gabor滤波特征的黎曼流形图像集分类算法

生物神经中的感知理论符合黎曼流形,相比其它滤波器,Log-Gabor滤波器更适合人眼的非线性对数特性,因此两者结合符合人类视觉的感知过程.基于上述情况,文中利用协方差鉴别学习,提出基于Log-Gabor滤波特征的黎曼流形图像集分类算法.使用Log-Gabor滤波器滤波图像,获得多尺度多方向的图像特征,然后对高维的协方差矩阵使用双向二维主成分分析进行降维,利用协方差鉴别学习进行分类.在多个标准数据库上的实验结果表明文中算法效果较好,从而验证算法的有效性.

Curvelet变换在人脸识别中的应用研究

针对小波只能反映信号的点奇异性,无法实现人脸图像面部轮廓和五官曲线信息的最优稀疏表示,提出了一种基于第2代Curvelet的人脸识别算法.通过对人脸图像进行第2代Curvelet变换,分解得到表征人脸基本信息的低频系数,再利用双向2维主成分分析((2D)2PCA)进行降维,并结合最近邻算法进行人脸识别.以ORL人脸数据库进行试验,结果表明:与基于小波变换的算法相比,该算法具有更高识别率和更短的识别时间.

基于双向二维主成分分析的掌纹识别

掌纹识别是一门新兴的生物特征识别技术。使用主成分分析对图像向量进行处理,向量维数一般都很高。二维主成分分析是直接采用二维图像矩阵来构建方差矩阵,与一维主成分分析相比能更精确地计算原始数据的协方差矩阵,双向二维主成分分析是二维主成分分析的改进算法,将其应用于掌纹识别,通过在水平和垂直2个方向上各执行1次二维主成分分析运算,消除了掌纹图像行和列的相关性,运用新准则选取了更适合于分类的主分量,大大压缩了特征的维数。在香港Poly-technic University的Palmprint Database测试结果表明,该方法具有更高的识别率和更低的计算复杂度。

基于能量的多特征融合步态识别

基于Radon变换在一定意义上具有能量特征,结合增强的步态能量图(EGEI),将两种形式的能量特征相融合来进行步态识别。对经过预处理后的周期图像合成EGEI,运用行列相结合的二维主成分分析((2D)2PCA)方法降低特征向量维数。同样,对步态序列图像进行Radon变换,构造周期模板后用主成分分析(PCA)方法降维。识别时将两种特征使用决策层融合的方法获得最终结果。通过在CASIA步态数据库上进行实验,证明以上方法具有较高的识别性能。

基于分块双向二维主成分分析的步态识别

提出了一种基于步态能量图和分块双向二维主成分分析进行步态特征的算法。首先对图像序列预处理提取运动轮廓,通过分析区域分布直方图检测出运动周期,生成步态能量图描述步态的空间和时间特性,继而使用分块双向二维主成分提取步态特征用以分类,最后在USF步态数据库上测试,并与其它几个算法进行比较。实验结果显示,该方法有更高的识别率和更低的计算复杂度。

有效的协方差判别学习算法

在基于视频的图像集分类中,类内样本多样性问题是影响算法分类性能的一个主要原因.为了尝试解决该问题,提出了一种图像集分类算法,其目标体现在2个方面:(1)使得算法在时间效率上相较于协方差判别学习(CDL)等具有代表性的图像集分类算法有进一步的提升;(2)使得算法在分类精度上也仍然具有可比性.首先利用双向二维主成分分析对原始的协方差特征进行降维,使其变得更加紧凑.同时,为了抽取到更具判别性的特征信息,对每一个低维紧凑的协方差矩阵应用QR分解,使其变换成一个正交基矩阵和一个非奇异的上三角矩阵.考虑数据分布空间的黎曼流形特性,通过定义函数的方式使得上三角矩阵仍然分布在由对称正定(SPD)矩阵张成的SPD流形之上.此时,原始的样本空间就转化成了一个由正交基矩阵张成的Grassmann流形和一个特征分布更加紧凑的新的SPD流形.为了更好地整合这2种黎曼流形特征,首先利用Stein散度以及对数欧氏距离导出一个黎曼流形测地线距离度量;然后,利用该度量设计一个正定的核函数将上述特征映射到一个高维Hilbert核空间;最后,利用核判别分析算法进行判别子空间特征学习.文中算法在5个基准视频集YTC, Honda, ETH-80, MDSD以及AFEW上均取得了较好的分类结果,同时在计算效率上也优于CDL等对比算法,从而表明了其可行性和有效性.

基于稀疏化双向二维主成分分析的人脸识别

双向二维主成分分析((2D)2PCA)易受异常值影响,鲁棒性差,且所提取的特征向量是非稀疏的。针对上述不足,提出基于L1范数的稀疏双向二维主成分分析方法(2D)2PCA-L1S。在(2D)2PCA目标函数中加入L1范数约束,以提高算法的抗干扰能力,同时引入弹性网约束,通过Lasso与Ridge惩罚函数实现稀疏性。在Feret和Yale数据库中进行基于最近邻的人脸分类、人脸重构和基于粒子群优化SVM参数的人脸识别实验,结果表明,相较于2DPCA、(2D)2PCA、(2D)2PCA-L1等主成分分析方法,该方法能准确提取人脸主要信息,人脸识别和人脸重构效果较好。

基于子模式双向二维主成分分析的人脸识别

为了减轻人脸姿态、表情和光照条件等因素变化对识别率的影响,采用了一种子模式双向二维主成分分析(Sp-(2D)2PCA)的人脸识别新方法。该方法通过对原图像进行分块处理,能有效地抽取原图像的局部特征;同时,通过采用(2D)2PCA对分块得到的子图像矩阵直接进行特征抽取,避免了矩阵向量间的转化,能精确地计算协方差矩阵的特征向量,并能有效地降低特征维数。试验结果表明,在姿态、表情和光照条件变化的情况下,Sp-(2D)2PCA都具有较好的识别性能。

基于双向二维主成分分析的交通标志识别

针对交通标志识别实时性不足,提出了一种基于双向二维的主成分分析[(2D)2PCA]的交通标志识别算法。首先,对交通标志图像进行去噪归一化等预处理。然后,进行水平和垂直方向的投影,通过特征空间降维提高匹配速度。最后,利用最近邻法进行分类。通过在不同数据库下与传统2DPCA方法的对比仿真表明,2种方法随主特征数目增加,识别率都有所提升;样本数量增加时,(2D)2PCA算法的时间增长速度明显小于2DPCA,满足了识别的实时性要求。

白化主成分分析类算法在人脸识别中的应用

针对能量谱的不平衡性会影响人脸识别效果的问题,基于白化脸的概念提出了白化主成分分析类算法的框架。该算法框架使用1个白化滤波器和1个低通滤波器对原始图像进行预处理,然后结合传统的PCA类算法提取特征向量(或矩阵),最后通过k-NN分类方法进行人脸识别。利用ORL人脸图像库进行实验,实验结果表明该算法框架改善了人脸识别的效果,提高了识别的正确率。