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《南京理工大学》 2002年
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线性投影分析的理论与算法及其在特征抽取中的应用研究

杨健  
【摘要】: 特征抽取是模式识别中最基本的问题之一。无论是人脸识别还是字符识别,抽取有效的鉴别特征是解决问题的关键。线性投影分析,包括主分量分析(或称K-L变换)和Fisher线性鉴别分析,是特征抽取中最为经典和广泛使用的办法。该文就有关线性投影分析的理论与算法进行了深入的研究,所提出的算法在人脸识别和手写体字符识别方面得到了较成功的应用。 该文完善了具有统计不相关性的线性鉴别分析的理论构架,给出了求解不相关的最优鉴别矢量集的一个非常简单而有效的算法,并指出统计不相关的线性鉴别分析的理论是经典的Fisher线性鉴别法的进一步发展。证实了不相关的线性鉴别法优于Foley-Sommon鉴别法并分析了其中的原因。揭示了具有统计不相关性的线性鉴别分析与经典的K-L展开方法的内在关系,即不相关的线性鉴别分析方法与包含在类均值向量中判别信息的最优压缩方法是等价的,并在此基础上导出了一种最优K-L展开方法。我们分别在Concordia University CENPARMI手写体阿拉伯数字数据库和南京理工大学NUST603HW手写汉字样本库上证实了所提出算法的有效性。 该文从理论上解决了奇异情况下基于Fisher准则的最优鉴别矢量集的求解问题,为高维、小样本情况下线性鉴别分析方法建立了一个统一的理论框架。在该理论框架下,最优鉴别矢量集的计算只需要在一个低维向量空间内进行,从而极大地提高了求解效率。更为重要的是,我们进一步揭示了高维、小样本情况下线性鉴别分析的本质,即先作K-L变换,再用Fisher鉴别变换作二次特征抽取。这个发现很有意义,它使奇异情况下的最优Fisher线性鉴别特征的抽取过程变得清晰明了,简单易行。这将为Fisher线性鉴别分析在图像识别等领域的取得更为广泛的应用铺平了道路。进一步地,在该理论框架下,具体给出了处理高维、小样本问题的组合最优的线性鉴别分析算法,在ORL标准人脸库和NUST603人脸库上的试验结果证实了该方法的卓越性能,在识别率方面均优于以往的同类方法。 该文提出了一种具有统计不相关性的图像投影鉴别分析方法。与Liu鉴别分析方法相比,该方法具有能够消除投影特征向量之间相关性的优点,从而大 摘要 幅度地提高了所抽取特征的鉴别能力。还同时提出了图像投影主分量分析方法。 所提出的这两种方法的共同特点是,在进行图像特征抽取时,不需要事先将图 像矩阵转化为高维的图像向量,而是直接利用图像矩阵本身构造图像散布矩阵, 然后基于这些散布矩阵进行主分量分析与线性鉴别分析。这样就从根本上避免 了在高维的图像向量空间内构造散布矩阵并计算特征向量的困难,大幅度地降 低了特征抽取过程所耗费的计算量。在ORL标准人脸库和NUST603人脸库上 的试验结果表明,与通常的主分量分析与线性鉴别分析方法相比,图像投影鉴 别分析与主分量分析技术将特征抽取的速度提高了一个数量级以上。不仅如此, 其识别精度依然高于传统的Eigenfaces与Fisherfaces方法。 该文提出了一种基于复向量进行特征表不的并行融合新策略,建立了复线 性投影分析的理论,给出了复特征空间内进行线性特征抽取方法,事实上,经 典的线性投影分析理论与方法只是本文理论与方法的一个特例。在ConCordia University CENPAR人11阿拉伯数字库、NUST603HW手写汉字样本库及ORL人 脸数据库上的试验结果表明,所提出的并行特征融合方法不仅能大幅度地降低 原始特征的维数,向且较大程度上提高了分类识别的效果。不仅如此,试验结 果还证实了所提出的基丁复线性投影分析的并行特征融合方法优于传统的串行 特征融合方法:
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TP391.41

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 刘永俊;陈才扣;;最大散度差鉴别分析及人脸识别[J];计算机工程与应用;2006年34期
2 张生亮;陈伏兵;谢永华;杨静宇;;基于类间散布矩阵的二维主分量分析[J];计算机工程;2006年11期
3 张生亮;;单样本多姿态人脸识别研究[J];计算机应用;2006年12期
4 高秀梅,李淑琴,杨静宇;一种广义的K-L变换与人脸识别[J];青岛科技大学学报(自然科学版);2003年03期
5 陈才扣;刘永俊;杨静宇;;二维最大散度差图像投影鉴别分析[J];系统仿真学报;2007年04期
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 陈伏兵;人脸识别中鉴别特征抽取若干方法研究[D];南京理工大学;2006年
2 谢永华;人脸特征抽取与分类器设计若干问题的研究[D];南京理工大学;2006年
3 孙权森;基于相关投影分析的特征抽取与图像识别研究[D];南京理工大学;2006年
4 张生亮;大类别及少量训练样本的人脸识别问题研究[D];南京理工大学;2005年
5 胡元奎;可变光照和可变姿态条件下的人脸图像识别研究[D];中国科学技术大学;2006年
6 张晓星;组合电器局部放电非线性鉴别特征提取与模式识别方法研究[D];重庆大学;2006年
7 郑宇杰;特征提取方法及其应用研究[D];南京理工大学;2007年
8 郭志波;人脸快速检测和特征抽取方法的研究[D];南京理工大学;2007年
9 刘艳艳;子空间特征提取方法及其在人脸识别中的应用[D];大连理工大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 魏兴国;基于核方法的手写体数字识别研究[D];南京理工大学;2003年
2 张敏;基于多模板匹配与完备KFDA的人脸识别技术研究[D];南京理工大学;2006年
3 王宁;基于统计方法的虹膜特征表示的研究[D];吉林大学;2006年
4 何勇军;几种有效的特征提取算法的研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
5 杨文飞;两种鉴别分析方法及其在人脸识别中的应用[D];哈尔滨工业大学;2006年
6 郭娟;人脸识别方法研究与实现[D];解放军信息工程大学;2006年
7 吴松松;人脸识别的线性子空间方法研究[D];南京林业大学;2007年
8 刘永俊;小样本问题下人脸图像的鉴别特征抽取方法研究[D];扬州大学;2007年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 金忠,胡钟山,杨静宇,刘克,孙靖夷;手写体数字有效鉴别特征的抽取与识别[J];计算机研究与发展;1999年12期
2 杨健,杨静宇,金忠;最优鉴别特征的抽取及图像识别[J];计算机研究与发展;2001年11期
3 梁路宏,艾海舟,何克忠,张钹;基于多关联模板匹配的人脸检测[J];软件学报;2001年01期
4 郭跃飞,黄修武,杨静宇;一种求解Fisher最佳鉴别矢量的新算法及人脸识别[J];中国图象图形学报;1999年02期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 王正群;手写体汉字识别研究[D];南京理工大学;2001年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郑胜林;潘保昌;赵学军;陈箫枫;;联机手写笔画特征抽取的逼近-合并算法[J];计算机工程与设计;2006年07期
2 郑胜林,赵学军,潘保昌;字符识别中的加权极向笔道密度特征[J];微电子学与计算机;2004年06期
3 王耀明,严炜,俞时权;基于Radon变换的图象矩特征抽取及其在图象识别中的应用[J];计算机工程;2001年02期
4 申金缓,翟宏琛;模式识别图象预处理中的目标快速定位法[J];光电子.激光;1998年05期
5 庞彦伟;刘政凯;俞能海;张迁;;融合奇异值分解和线性鉴别分析的人脸识别算法[J];电路与系统学报;2006年04期
6 黄修武,杨静宇,郭跃飞;基于隶属度的人脸图像特征抽取和识别[J];电子学报;1998年05期
7 陈松灿,伍艳莲;图像的模糊识别方法研究与实现[J];电子学报;2000年11期
8 任仙怡,张桂林,张天序,廖云涛;基于奇异值分解的图像匹配方法[J];红外与激光工程;2001年04期
9 任仙怡,周晓,张桂林,张天序;基于奇异值分解的图像目标跟踪算法[J];红外与激光工程;2001年06期
10 周晓,任仙怡,张桂林,张天序;基于奇异值分解的特征跟踪方法[J];红外与激光工程;2002年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李丹;郭小华;刘正熙;;基于DSP的自动人脸识别门禁系统设计与实现[A];中国自动化学会、中国仪器仪表学会2004年西南三省一市自动化与仪器仪表学术年会论文集[C];2004年
2 冯毅;张铁强;林晓珑;;利用成像法测微小直径的研究[A];2004全国光学与光电子学学术研讨会、2005全国光学与光电子学学术研讨会、广西光学学会成立20周年年会论文集[C];2005年
3 曹文明;肖纲;谷秧波;王守觉;;一种基于眼睛定位的人脸位置矫正方法[A];2004中国控制与决策学术年会论文集[C];2004年
4 耿伯英;王玲玲;彭鹏菲;;一种小样本条件下图像的有效鉴别特征提取方法[A];2006中国控制与决策学术年会论文集[C];2006年
5 黄涛;;基于肤色的人脸检测方法研究[A];2006“数学技术应用科学”[C];2006年
6 吕杰;任仙怡;张桂林;;基于局部线性嵌入和Fisher鉴别准则的目标识别方法[A];全国炼钢连铸过程自动化技术交流会论文集[C];2006年
7 王小权;赵杰煜;;复杂背景下人脸自动检测与实时跟踪系统[A];中国图象图形学会第十届全国图像图形学术会议(CIG’2001)和第一届全国虚拟现实技术研讨会(CVR’2001)论文集[C];2001年
8 韩柯;朱秀昌;冯荃;;基于二维DCT与Elman神经网络相结合的人脸识别研究[A];第十三届全国图象图形学学术会议论文集[C];2006年
9 刘永俊;陈才扣;;二维核最大散度差鉴别分析及人脸识别[A];第十三届全国图象图形学学术会议论文集[C];2006年
10 陈才扣;刘永俊;杨静宇;;改进的二维最大散度差线性鉴别分析及人脸识别[A];第十三届全国图象图形学学术会议论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘小华;人脸识别技术及其应用研究[D];吉林大学;2005年
2 杨震;个性化信息获取方法的研究[D];大连理工大学;2004年
3 李文书;中医舌诊中若干图像分析关键技术的研究[D];浙江大学;2005年
4 刘大健;模糊模式识别在模拟驾驶系统中的应用研究[D];浙江大学;2005年
5 朱宁波;小类别无限制手写体汉字识别研究[D];南京理工大学;2004年
6 周德龙;人脸识别技术研究[D];西北工业大学;2000年
7 吴川;基于神经网络的目标识别及定位方法的研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2006年
8 宋华军;基于支持向量机的目标跟踪技术研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2006年
9 刘小军;人脸识别技术研究[D];中国科学院电子学研究所;2001年
10 刘贵喜;多传感器图像融合方法研究[D];西安电子科技大学;2001年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李璇;基于人脸识别技术的存取控制系统的设计与实现[D];中南大学;2005年
2 陈燏;基于肤色的人脸检测算法研究[D];天津大学;2005年
3 章为川;基于神经网络的车牌识别系统的研究与设计[D];西南交通大学;2006年
4 马野伦;基于数字图像处理的人眼定位算法研究[D];吉林大学;2006年
5 马飞;基于几何特征的表情识别研究[D];云南师范大学;2006年
6 刘伟;脱机手写体汉字识别的特征提取研究与实现[D];湖南大学;2007年
7 白利达;神经网络集成识别手写体数字研究[D];北京邮电大学;2007年
8 徐正芹;有限集合污损汉字的识别[D];南京航空航天大学;2007年
9 王丹;基于Fisher判据的人脸识别方法研究[D];吉林大学;2005年
10 张黎;基于奇异值分解和嵌入式隐马尔可夫模型的人脸识别技术[D];吉林大学;2005年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周红;吴炜;滕奇志;杨晓敏;李旻;陶德元;;流形学习中的算法研究[J];计算机应用研究;2007年07期
2 黄启宏;刘钊;;流形学习中非线性维数约简方法概述[J];计算机应用研究;2007年11期
3 孙权森,金忠,王平安,夏德深;一种有效的手写体汉字组合特征的抽取与识别算法[J];中文信息学报;2005年04期
4 郑宇杰;於东军;杨静宇;吴小俊;王卫东;;一种基于ICA和LDA组合的人脸识别新方法[J];计算机科学;2006年04期
5 蒋德云,孔晓玲,李宝筏,胡多传,余进海,张弓;电子鼻在储粮害虫检测中的应用研究[J];安徽农业大学学报;2005年02期
6 戴洪德;杨建华;杜新虎;王晗;王米娜;;电子鼻动态模式信息采集电路设计[J];传感技术学报;2005年04期
7 王坚,高井祥;GPS单历元变形信号小波降噪方法研究[J];工程勘察;2004年03期
8 邹小波,赵杰文;电子鼻快速检测谷物霉变的研究[J];农业工程学报;2004年04期
9 王建军;王林友;田平芳;张礼霞;张利华;余庆生;何祖华;;Rim2因子超级家族的分布及分子指纹技术在水稻品种鉴定中的应用[J];农业生物技术学报;2006年01期
10 杨建华,侯宏,王磊,王米娜,王晗;基于集成气体传感器阵列的电子鼻系统动态响应特性分析[J];西北工业大学学报;2003年04期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 祝磊;基于子空间分析的人脸识别研究[D];浙江大学;2007年
2 刘小军;人脸识别技术研究[D];中国科学院电子学研究所;2001年
3 李剑;局部放电灰度图象识别特征提取与分形压缩方法的研究[D];重庆大学;2001年
4 朱长仁;复杂背景下的多姿态人脸识别技术研究[D];国防科学技术大学;2001年
5 林克正;基于小波分析的焊缝图象处理与识别的研究[D];哈尔滨工程大学;2001年
6 薛斌党;嵌入式隐Markov模型和神经网络人脸识别[D];大连理工大学;2002年
7 王正群;手写体汉字识别研究[D];南京理工大学;2001年
8 吴小俊;图象特征抽取与识别理论及其在人脸识别中的应用[D];南京理工大学;2002年
9 许高峰;全封闭组合电器局部放电信号内置传感检测和分形特征提取的研究[D];重庆大学;2003年
10 洪安祥;基于内容的图像检索若干论题研究[D];浙江大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王礼想;两类纹理分类方法的比较[D];安徽大学;2006年
2 于妮娜;基于支持向量机的水雷目标识别研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
3 严伟斌;可见光成像中的小目标检测[D];国防科学技术大学;2006年
4 袁前飞;基于支持向量机的癌症诊断研究[D];重庆大学;2007年
5 林升梁;基于支持向量机的胎盘B超图像自动分级[D];浙江工业大学;2007年
6 唐孝;支持向量机(SVM)及其在心电图(ECG)分类识别中的应用[D];四川师范大学;2007年
7 张洋;巡道车视频处理系统关键技术的研究[D];北京交通大学;2008年
8 马文驷;多分类器融合模式识别方法研究[D];西安电子科技大学;2002年
9 潘翔;基于多分类器集成的模式识别研究[D];浙江工业大学;2002年
10 章万锋;基于PCA与LDA的说话人识别研究[D];浙江大学;2004年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 赵敏;舒俭;;基于K-L变换的人脸识别系统[J];华东交通大学学报;2006年05期
2 张生亮;;单样本多姿态人脸识别研究[J];计算机应用;2006年12期
3 杨静宇,魏兴国,孙怀江;一种快速SVM学习算法[J];南京理工大学学报(自然科学版);2003年05期
4 陆波,尉询楷,毕笃彦;支持向量机在分类中的应用[J];中国图象图形学报;2005年08期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 刘永俊;陈才扣;;二维核最大散度差鉴别分析及人脸识别[A];第十三届全国图象图形学学术会议论文集[C];2006年
2 陈才扣;刘永俊;杨静宇;;改进的二维最大散度差线性鉴别分析及人脸识别[A];第十三届全国图象图形学学术会议论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 高秀梅;基于核投影分析的特征抽取及应用研究[D];南京理工大学;2004年
2 刘靖;基于视觉特征提取和核判决分析方法的人脸识别[D];四川大学;2006年
3 周倩;组合电器局部放电超高频信号数学模型构建和模式识别研究[D];重庆大学;2007年
4 刘艳艳;子空间特征提取方法及其在人脸识别中的应用[D];大连理工大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 辛宪会;支持向量机理论、算法与实现[D];中国人民解放军信息工程大学;2005年
2 杨锦瑜;质谱数据挖掘及中药色谱指纹图谱评价新方法[D];中南大学;2005年
3 邓楠;基于主成分分析的人脸识别研究[D];西北大学;2006年
4 吴琳琳;基于SVM技术的手写数字识别的研究[D];山东师范大学;2006年
5 魏天宇;板带材表面缺陷组合特征的降维聚类识别算法研究[D];东北大学;2006年
6 盛会鹏;大规模人脸库聚类检索算法研究[D];吉林大学;2007年
7 赵莹;基于向量投影的支持向量机增量学习算法[D];哈尔滨工程大学;2007年
8 刘永俊;小样本问题下人脸图像的鉴别特征抽取方法研究[D];扬州大学;2007年
9 刘雪娜;基于支持向量机的MRI图像分割方法的研究[D];河北工业大学;2006年
10 杨梅;基于LBP和混合2DPCA+PCA的人脸识别研究[D];南京理工大学;2007年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 金忠,胡钟山,杨静宇,刘克,孙靖夷;手写体数字有效鉴别特征的抽取与识别[J];计算机研究与发展;1999年12期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郭娟;林冬;戚文芽;;基于加权Fisher准则的线性鉴别分析及人脸识别[J];计算机应用;2006年05期
2 梁毅雄,龚卫国,潘英俊,李伟红;基于加权不相关鉴别分析的人脸识别[J];计算机应用;2005年08期
3 陈伏兵;韦相和;严云洋;杨静宇;;分块二维主成分分析鉴别特征抽取能力研究[J];计算机工程与应用;2006年27期
4 陈伏兵;陈秀宏;张生亮;杨静宇;;模块二维主成分分析——人脸识别新方法[J];计算机工程;2006年14期
5 陈伏兵;谢永华;严云洋;杨静宇;;分块PCA鉴别特征抽取能力的分析研究[J];计算机科学;2006年03期
6 郝红卫;张蕾;;基于SVD和LDA的人脸识别方法[J];计算机应用研究;2007年12期
7 郎利影;洪玥;汤志伟;;基于图像分块的FDA人脸识别方法[J];河北工程大学学报(自然科学版);2008年03期
8 马平;靳敬永;孙玉胜;;改进的线性判别分析及人脸识别[J];计算机与数字工程;2009年01期
9 葛丁飞;;基于MAR模型和优先权的多类别ECG分类诊断[J];航天医学与医学工程;2009年03期
10 段旭;林庆;高尚;;基于核对称散布矩阵空间的特征抽取方法[J];计算机工程;2011年10期
中国重要会议论文全文数据库 前5条
1 郭娟;林冬;戚文芽;;基于加权Fisher统计不相关鉴别分析的人脸识别[A];计算机技术与应用进展——全国第17届计算机科学与技术应用(CACIS)学术会议论文集(上册)[C];2006年
2 吕杰;任仙怡;张桂林;;基于局部线性嵌入和Fisher鉴别准则的目标识别方法[A];全国炼钢连铸过程自动化技术交流会论文集[C];2006年
3 周永章;杨志军;杨海生;;重建非平衡体系地球化学过程动力学过程[A];第七届全国数学地质与地学信息学术会议论文摘要汇编[C];2004年
4 李勇智;杨静宇;毛洪贲;;基于局部和非局部散度理论的一种新的特征提取方法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
5 陈才扣;侯钰;;自适应监督鉴别投影分析[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨健;线性投影分析的理论与算法及其在特征抽取中的应用研究[D];南京理工大学;2002年
2 梁毅雄;基于子空间分析的人脸特征提取及识别研究[D];重庆大学;2005年
3 俞王新;计算机人脸检测与识别方法的研究[D];上海交通大学;2009年
4 邱锡鹏;非参数边际距离最大化准则及其应用[D];复旦大学;2006年
5 杨万扣;人脸识别中的部分特征抽取技术研究[D];南京理工大学;2009年
6 宋晓宁;图像特征抽取的若干新方法研究[D];南京理工大学;2011年
7 苏宏涛;基于统计特征的人脸识别技术研究[D];西北工业大学;2004年
8 郭志波;人脸快速检测和特征抽取方法的研究[D];南京理工大学;2007年
9 曹向海;雷达高分辨距离像特征提取及识别算法研究[D];西安电子科技大学;2008年
10 王建国;特征抽取方法研究及其在人脸识别中的应用[D];南京理工大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孙倩;模糊车牌的统计识别[D];南京林业大学;2012年
2 吕杰;不变性子空间识别方法研究[D];华中科技大学;2005年
3 杨文飞;两种鉴别分析方法及其在人脸识别中的应用[D];哈尔滨工业大学;2006年
4 裴佳佳;基于子空间的人脸识别技术研究[D];浙江工业大学;2009年
5 徐吟琼;人脸图像主流代数鉴别特征提取与融合方法研究[D];苏州大学;2010年
6 郭娟;人脸识别方法研究与实现[D];解放军信息工程大学;2006年
7 林晟;人脸图像特征提取和识别算法研究[D];哈尔滨理工大学;2009年
8 吴松松;人脸识别的线性子空间方法研究[D];南京林业大学;2007年
9 黄建平;单样本条件下基于代数特征的人脸识别研究[D];扬州大学;2008年
10 刘粉香;线性及非线性特征提取人脸识别方法的研究[D];南京林业大学;2009年
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