收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

人工神经网络BP学习算法的研究及在人脸识别中的应用

李永明  
【摘要】:人工神经网络系统(Artificial Neural Network, ANN)是通过仿真和模拟生物的神经系统而获得非线性处理能力的一种模型。它是由大量的神经元模型按照一定的拓扑结构连接而成。它能通过神经元模型的简单计算复合映射获得复杂的非线性映射能力,因此被广泛的应用在模式识别、图像处理、数据挖掘、信号处理、自动控制等多个领域。人工神经网络系统模型中最常用的一种模型是多层感知器网络模型(Multi-Layer Perceptrons, MLP)。它是由多层神经元模型构成,每个神经元模型采用Sigmoid激励函数MLP网络模型最常使用的学习算法是误差反向传播算法(Back-Propagation, BP),因此又称BP神经网络。神经网络传统的BP学习算法是梯度下降法,学习因子是实验者根据经验设定的固定值,但由于误差函数的高维复杂性和学习因子大小设定不当,梯度下降算法在学习过程中存在误差收敛速度过慢甚至不收敛、误差出现震荡、容易陷入局部极小点等问题。 本文在三层全互联MLP网络模型的基础上,针对传统BP梯度下降算法存在的不足,介绍了几种改进算法,主要包括加速梯度下降法、共轭梯度法、输出权值优化算法、学习因子优化算法,多重学习因子优化算法等。 其中加速梯度法将学习因子修改为根据误差函数对学习因子的梯度为零计算得到;共轭梯度法是将数学中共轭优化的原理应用到计算学习因子的过程中,它首先计算误差函数对学习因子的梯度的共轭梯度,然后用共轭梯度代替原来的梯度计算学习因子;输出权值优化算法通过构造线性方程组计算得到输出层的权值,因为它只对输出层做优化,所以可以和加速梯度法或共轭梯度法结合使用;学习因子优化算法是利用了误差函数与学习因子之间的高阶导数信息来计算学习因子;多重学习因子优化算法是在学习因子优化算法的基础上,将学习因子扩展为一个向量,向量的中每一项对应一个隐含层节点的学习因子。在公共数据集上的实验结果表明,改进后的算法能够有效的解决神经网络传统BP梯度下降法存在的不足。 神经网络模型被广泛的应用在人脸识别领域。本文设计一个基于MLP神经网络模型的分类器,该分类器使用的BP学习算法,并应用在复杂光照条件下的人脸识别系统中。本文提出了一种人脸图像特征提取的方法,该方法首先使用Gabor小波滤波器对人脸图像进行多方向、多尺度的滤波,然后将滤波后的图像进行自适应阈值二值化,最后分块提取每个图像的特征组成特征向量。为了降低神经网络分类器的计算复杂度,首先使用主成分分析(PCA)对特征向量降维,然后使用神经网络分类器进行学习和分类识别。该方法结合了Gabor小波滤波器、自适应阈值二值化和神经网络分类器在处理不均匀光照方面的优势,在Yale extend B人脸数据库上的实验结果表明该方法能够取得很好的分类识别结果。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 吴应兵;高宏兵;姜松;;人工神经网络在潮汐短期预测中的研究[J];科技信息;2009年12期
2 石玉文;张远四;单友良;;神经网络在城市供水量预测中的应用[J];计算机与数字工程;2009年01期
3 付红伟;张玉珍;张志强;;ANFIS与BP算法在函数拟合中的应用和比较研究[J];软件导刊;2007年23期
4 王悦;;人工神经网络在经济预测中的应用[J];价值工程;2007年05期
5 王民川;;神经网络控制算法应用探索[J];硅谷;2011年02期
6 高隽;人工神经网络在医疗技术中的应用[J];微型电脑应用;1997年06期
7 陈志敏;赵德安;;一种用于地应力分析的改进型BP神经网络方法[J];甘肃科学学报;2010年03期
8 田军;人工神经网络在系统综合评价中的应用[J];理论与现代化;2005年S1期
9 陈永龙;何国良;徐宗昌;;基于BP-GA的融合算法实现[J];装备指挥技术学院学报;2007年04期
10 刘海林,胡继明,徐知三,盛蓉生,王小华;人工神经网络在拉曼光谱数据处理中的应用[J];光散射学报;1995年Z1期
11 李晓歌;邵丽红;李娜;;人工神经网络BP算法的实现[J];电脑知识与技术;2008年05期
12 刘玉成;刘玉斌;李太福;苏盈盈;;自适应模糊控制在烧结炉系统中的应用[J];微计算机信息;2009年04期
13 王爽;张鹰;吕瑞霞;;BP神经网络的算法改进及应用[J];电脑知识与技术;2009年04期
14 陈详训;人工神经网络[J];电网技术;1991年01期
15 周继成;人工神经网络进展(Ⅰ)[J];应用声学;1991年05期
16 蔡煜东;杨兵;孙虹;;自组织人工神经网络对磨削烧伤在线辨识的应用简介[J];机械科学与技术;1993年04期
17 常家东;人工神经网络机械故障诊断方法及其应用[J];洛阳工业高等专科学校学报;1998年02期
18 田红波;韦荫康;;应用加权模糊自适应共振人工神经网络进行模式识别[J];模式识别与人工智能;1999年04期
19 乐清洪,赵骥,朱名铨;人工神经网络在产品质量控制中的应用研究[J];机械科学与技术;2000年03期
20 王世山;利用Delphi4.0开发基于人工神经网络的电力系统应用软件[J];西安石油学院学报(自然科学版);2000年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李文峰;苏丰敏;张会芬;李小凯;杨小莉;曹志伟;;基于BP人工神经网络法的许昌流感发病率气象预警模型[A];天气、气候与可持续发展——河南省气象学会2010年年会论文集[C];2010年
2 陈金赛;张新波;;基于改进BP人工神经网络的电力负荷预测[A];浙江省信号处理学会2011学术年会论文集[C];2011年
3 杨笑曦;唐志佼;黄添来;王勇;易烽明;苏淑蓉;田卫群;;BP人工神经网络在益肾合剂配伍组方优化建模中的应用[A];中国生物医学工程学会成立30周年纪念大会暨2010中国生物医学工程学会学术大会壁报展示论文[C];2010年
4 何克荣;祝新荣;柳新菊;;BP人工神经网络在家蚕杂交组合预测中的应用初探[A];中国蚕学会第六届家蚕和柞蚕遗传育种学术研讨会论文集[C];2009年
5 武威;刘滔;闫治国;常岐;;基于BP人工神经网络的温度应力耦合场中土体位移预测[A];面向低碳经济的隧道及地下工程技术——中国土木工程学会隧道及地下工程分会隧道及地下空间运营安全与节能环保专业委员会第一届学术研讨会论文集[C];2010年
6 赵金鑫;许宝杰;;基于改进的BP网络的矿用风机故障诊断方法的研究[A];第八届全国设备与维修工程学术会议、第十三届全国设备监测与诊断学术会议论文集[C];2008年
7 冯玉强;黄梯云;;基于人工神经网络的人口发展模型的自动选择[A];管理科学与系统科学进展——全国青年管理科学与系统科学论文集(第3卷)[C];1995年
8 赵卿;曹晓岚;;人工神经网络及其在医学中的应用[A];第五次全国中西医结合神经科学术会议论文集[C];2004年
9 田国富;张国忠;张幼君;;人工神经网络在齿轮设计中的应用[A];全面建设小康社会:中国科技工作者的历史责任——中国科协2003年学术年会论文集(下)[C];2003年
10 汪学清;单仁亮;;人工神经网络在爆破块度预测中的应用研究[A];第二届中国水利水电岩土力学与工程学术讨论会论文集(一)[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 吴建发;优选压裂井方法研究[D];西南石油学院;2005年
2 李军红;冷轧带肋钢筋工艺的现代优化方法及质量控制[D];南昌大学;2006年
3 Han Qiang;[D];山东大学;2005年
4 申金山;基于人工神经网络的化学发光法及光度法在多组分同时测定中的应用研究[D];四川大学;2005年
5 张治国;人工神经网络及其在地学中的应用研究[D];吉林大学;2006年
6 王海瑞;密闭式城市生活垃圾直接气化熔融焚烧过程控制策略研究[D];昆明理工大学;2007年
7 刘传文;仿生优化算法在数字图像处理中的应用研究[D];武汉理工大学;2008年
8 刘永阔;核动力装置故障诊断智能技术的研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
9 蒲秀娟;胎儿心电信号提取研究[D];重庆大学;2009年
10 伭炜;基于人工神经网络的混合智能系统研究及应用[D];哈尔滨工程大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘金;人工神经网络在材料加工中的应用[D];吉林大学;2006年
2 李永明;人工神经网络BP学习算法的研究及在人脸识别中的应用[D];山东大学;2012年
3 尉秀梅;基于RBF神经网络的入侵检测系统[D];山东大学;2005年
4 贺艳辉;基于BP人工神经网络水产品价格预测的研究[D];南京农业大学;2009年
5 曲薇薇;基于BP人工神经网络的电力短期负荷预测[D];东北石油大学;2011年
6 赵静;基于BP人工神经网络的遥感影像土地覆盖分类研究[D];中国地质大学;2010年
7 刘永福;人工神经网络在上海股市趋势预测中的应用——与时间序列预测对比分析[D];东北财经大学;2003年
8 盛本云;人工神经网络在变电站综合自动化系统优化中的应用[D];南京理工大学;2003年
9 薛新华;人工神经网络在地基土液化判别中的作用[D];中国海洋大学;2004年
10 董添文;CO_2气体保护焊干扰因素计算机识别系统的研究与设计[D];内蒙古工业大学;2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 李栋;珠海BP“危”中寻“机”[N];珠海特区报;2009年
2 李高超;BP中国新任总裁陈黎明:油价没有先知[N];国际商报;2009年
3 本报记者 史丰蕾;詹姆斯·皮尔斯:BP漏油促能源保险专业化[N];中国能源报;2010年
4 记者 陈其珏 编辑 朱贤佳;石油四巨头出资10亿欲为BP消灾[N];上海证券报;2010年
5 记者 崔茉;BP能源展望:2030年油气煤三足鼎立[N];中国石油报;2011年
6 媒体评论员 邱林;中国企业不必把收购BP资产看太重[N];中国高新技术产业导报;2010年
7 特派记者 张东明;全力支持BP在珠海的发展[N];珠海特区报;2011年
8 记者 闫磊;美英石油巨头“拷问日”共谴BP[N];经济参考报;2010年
9 记者 宋阳;中石油携手BP开发伊拉克油田[N];中国经济导报;2009年
10 胡性慧 王唯赫 杨腾;人工神经网络拓宽版权贸易路径[N];中国知识产权报;2010年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978