图像识别——正则化最近点(RNP)

首先将一个图像集建模成一个正则化的仿射包:

RAH目的是能够避免一些离样本均值较远的没有意义的点

测试集  ,通过最小化一下函数找到X和Y中的RNP

lp范数能够遏制没有必要的样本对表示系数的影响。进而使表示更加稳定。仿射约束可以避免无意义的解即α=β=0

使用拉格朗日方法,重写上式:(λ1和λ2是拉格朗日乘子)


RNP可以被划分为两种特殊的情况:1)最近子空间分类器  2)最近邻

最近子空间分类器:对于第一种情况来说,测试集或第i类图库集的其中一个只有一个图像,当测试集中只有一个图像时,β=1,成立。那么上式可以被写为:


最近邻:对于第二种情况来说,测试集和第i类图库集中都只有一张图像(y和xi),α=β=1,上式就退化为:这就变成了最近邻算法


 提出的RNP有各种各样的实例化当施加不同的lp范数的时候,文中使用的是L2范数,并不是因为其他的不行,只是相对来说L2范数能够实现更好的识别精度和更快的识别速度。

使用一些数学技巧将系数之和=1的约束写入函数中,这里系数之和做了简化处理,并不是绝对的等于1,而是约等于1,最后将约束和函数一体化。即:

 

这样就可以得到一个封闭的解,但是由于矩阵Xi,Y取逆运算需要大量的时间,因此并不是最快的解决方法

但是上述问题可以通过选择性的计算α和β的值来解决,即:固定α之后,求β的值

固定β之后,求α的值。

 算法中α0初始化为ni,其中ni为第i类的样本数,很容易的最终的最小化函数是下边界的(>=0,因为平方),α和β都是凸的。因为因为在算法的最小化函数中的每一步都会使函数值降低,因此提出的算法将会减少收敛于全局最优解。

算法步骤如下图

上述函数执行结束之后得到α和β值,通过计算下式得到集合之间的距离:

第一项为原子范数,第二项为Xi和Y的之间地欧式距离,(+)第一项的目的是为了移除与类无关信息的干扰,比如:错误的类和正确的类相比集合之间的欧式距离(-)||更低。Xi核范数就是Xi矩阵秩的凸松弛。核范数可以反映出Xi的表示能力,因此ei不仅仅考虑集合之间的欧式距离,还考虑图像集的结构,他可以很好的反映出Xi和Y的类信息。虽然在SANP中有以下分类函数,其中(di+dj)也考虑了图像集的结构,但是(di)对阈值敏感(例如:能源保存百分比)

最后,Y的得到自己的类标识符:

 总的来说,RNP相对于SANP来说,算法和时间复杂度大大降低。

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