学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

代价敏感降维及其人脸识别应用研究

作　者: 万建武
导　师: 杨明
学　校: 南京师范大学
专　业: 应用数学
关键词: 降维代价敏感人脸识别结构粒度判别分析半监督学习子类学习局部保持支持向量机
分类号: TP391.41
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
下　载: 98次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

传统的降维方法,追求最低的识别错误率,假设不同错分的损失相同。在一些实际应用中,这一假设可能是不成立的。例如,在基于人脸识别的门禁系统中,存在入侵者类和合法者类,将入侵者错分成合法者的损失往往要大于将合法者错分成入侵者的损失,而将合法者错分成入侵者的损失又要大于将合法者错分成其他合法者的损失。基于此,本文研究代价敏感的降维算法,主要工作如下：1.提出了一种代价敏感的加权局部保持投影(Weighted Cost-Sensitive Local Preserving Projection, WCSLPP)。传统的局部保持投影算法(Local Preserving Projection, LPP)追求最小的识别错误率,其投影方向受类别不平衡影响。为此,本文在LPP模型中嵌入错分代价,定义了一种满足最小错分损失准则的WCSLPP模型。另外,为了解决类别不平衡问题,WCSLPP采用加权策略,平衡了各类样本对投影方向的贡献。在人脸数据集上的实验结果表明了WCSLPP算法的有效性。2.提出了一种嵌入成对代价的线性判别分析(Pairwise Costs in Linear Discriminant Analysis, PCLDA)。PCLDA通过在线性判别分析(Linear Discriminant Analysis, LDA)中引入加权函数,其模型不仅近似于成对贝叶斯风险准则,而且有效抑制了离群类对投影方向的影响。此外,考虑到数据集中类分布密度的差异性,PCLDA定义了一种重要性函数,平衡了各类样本对投影方向的贡献。在人脸数据集上的实验结果表明了PCLDA算法的有效性。3.提出了一种嵌入成对代价的子类判别分析(Pairwise Costs in SubClass Discriminant Analysis, PCSCDA)。本文通过分析基于人脸识别的门禁系统,将其归为一个代价敏感的子类学习问题,然后将错分代价和聚类信息同时注入判别分析框架,提出了一种近似于成对贝叶斯风险准则的PCSCDA算法。在人脸数据集上的实验结果表明了PCSCDA算法的有效性。4.提出了一种嵌入成对代价的半监督判别分析(Pairwise Costs in Semi-Supervised Discriminant Analysis, PCSDA)。在实际的人脸识别应用中,存在大量无标记数据,要获取有标记数据难。为了有效利用无标签人脸图像的信息,PCSDA采用1：方法预测无标签人脸图像的标签信息,与现有标签扩展策略相比,不仅具有较高的预测精度,而且时间复杂度低；以此,再通过引入加权函数,给出了满足成对贝叶斯风险准则的目标函数,提高了投影方向的判别能力。在人脸数据集上的实验结果验证了PCSDA算法的有效性。5.提出了一种代价敏感的半监督Laplacian支持向量机(Sample-Dependent Cost-Sensitive Semi-Supervised Support Vector Machine, SCS-LapSVM)。实际应用问题可能是代价敏感的,而且数据集中可能存在类别不平衡、大量无标签样本以及噪声样本。针对该情况,SCS-LapSVM在采用无标签扩展策略的基础上,将考虑了数据不平衡的错分代价嵌入Laplacian支持向量机的经验损失和Laplacian正则化项中。进一步,考虑到噪声样本对决策平面的影响,SCS-LapSVM定义了一种样本依赖的代价,对噪声样本赋予较低的权重。在UCI数据集和NASA软件数据集上的实验结果表明了SCS-LapSVM算法的有效性。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-8
目录  8-11
第1章绪论  11-30
  1.1 降维  11-19
    1.1.1 降维的含义  11
    1.1.2 研究现状  11-14
    1.1.3 分类  14-15
    1.1.4 基于不同结构粒度的降维算法介绍  15-19
  1.2 代价敏感学习  19-25
    1.2.1 问题描述  20-21
    1.2.2 若干热点研究问题  21-25
  1.3 代价敏感降维  25-27
    1.3.1 研究意义  25-26
    1.3.2 经典方法介绍  26-27
  1.4 本文涉及的人脸数据集介绍  27
  1.5 本文的主要研究工作  27-29
  1.6 本文的内容安排  29-30
第2章代价敏感的加权局部保持降维算法  30-41
  2.1 引言  30-31
  2.2 代价敏感的加权局部保持降维WCSLPP  31-34
    2.2.1 动机  31-32
    2.2.2 算法思想  32-34
    2.2.3 算法描述  34
  2.3 实验  34-39
    2.3.1 实验设置  34-35
    2.3.2 实验结果与分析  35-39
  2.4 本章小结  39-41
第3章代价敏感的线性判别分析  41-57
  3.1 引言  41-42
  3.2 引入成对代价的线性判别分析算法PCLDA  42-48
    3.2.1 算法思想  42-48
    3.2.2 算法描述  48
  3.3 实验  48-54
    3.3.1 实验设置  49
    3.3.2 实验结果与分析  49-54
  3.4 本章小结  54-55
  3.5 附录  55-57
第4章代价敏感的子类判别分析  57-67
  4.1 引言  57-58
  4.2 引入成对代价的子类判别分析算法PCSCDA  58-61
    4.2.1 算法思想  58-60
    4.2.2 算法描述  60-61
  4.3 实验  61-65
    4.3.1 实验设置  61-62
    4.3.2 实验结果与分析  62-65
  4.4 本章小结  65-67
第5章引入成对代价的半监督判别分析  67-80
  5.1 引言  67-68
  5.2 引入成对代价的半监督判别分析算法PCSDA  68-69
    5.2.1 算法思想  68-69
    5.2.2 算法描述  69
  5.3 实验  69-78
    5.3.1 实验设置  69-70
    5.3.2 实验结果与分析  70-78
  5.4 本章小结  78-80
第6章代价敏感的半监督Laplacian支持向量机  80-92
  6.1 引言  80-81
  6.2 代价敏感的半监督支持向量机CS4VM  81
  6.3 代价敏感的半监督Laplacian支持向量机SCS-LapSVM  81-84
    6.3.1 算法思想  82-84
    6.3.2 算法描述  84
  6.4 实验  84-91
    6.4.1 实验设置  84-85
    6.4.2 实验结果与分析  85-91
  6.5 本章小结  91-92
第7章结束语  92-94
参考文献  94-105
在读期间发表的学术论文及研究成果  105-106
致谢  106

代价敏感降维及其人脸识别应用研究

内容摘要

全文目录

相似论文