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结构化稀疏线性判别分析
  • ISSN号:1000-1239
  • 期刊名称:计算机研究与发展
  • 时间:2014.10.15
  • 页码:2295-2301
  • 分类:TP391.4[自动化与计算机技术—计算机应用技术;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]华侨大学计算机科学与技术学院,福建厦门361021, [2]中国科学院智能信息处理重点实验室(中国科学院计算技术研究所),北京100190, [3]中国科学院大学,北京100049
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(61173065,61202297,61202299);北京市自然科学基金重点项目(4111003)
  • 相关项目:稀疏流形建模及其在视频人脸识别中的应用
中文摘要:

在监督场景下线性判别分析(linear discriminant analysis,LDA)是一种非常有效的特征提取方法.然而,LDA在小样本情况下通常会出现过拟合现象,并且学习的投影变换难以给出人类认知上的解释.针对这些问题,特别是可解释性结构的发现,借助于LDA的线性回归模型和结构化稀疏L2,1范数,提出了结构化稀疏线性判别分析(structured sparse LDA,SSLDA)方法.进一步,为了去除线性变换间的相关性,提出了正交化的SSLDA(orthogonalized SSLDA,OSSLDA),它能更加有效地学习到细致的结构信息.为了求解这2个模型,引入了一个半二次的优化算法,它在投影变换和新引入的辅助变量之间采用交替优化的思想.为了验证所提出的方法,在AR、扩展的YaleB和MultiPIE 3个人脸数据库上对比了LDA及其变种方法,实验表明了所提出方法的有效性以及可解释性.

英文摘要:

Linear discriminant analysis (LDA) is a very efficient image feature extraction technique in the supervised scenario. However, LDA often leads to over-fitting when using small scale training samples, and simultaneously might not show an intuitive explanation for the learnt projections from the view of human cognition. To handle these problems, especially for the discovery of those interpretability structures, a called structured sparse LDA (SSLDA) method is proposed by employing the linear regression model of LDA and the structured sparse L2.1 mixed norm. Furthermore, to remove the correlations of the learnt linear transforms, the orthogonalized SSLDA (OSSLDA) is also proposed to learn more subtle textural structure information from face images. To solve both two proposed models: SSLDA and OSSLDA, we further introduce a simply and efficient half-quadratic optimization algorithm, which incorporates an auxiliary variable into the objective function and then alternately optimizes between the projecting variable and the auxiliary variable. To evaluate our proposed method, SSLDA and OSSLDA, we conduct extensive experiments on three public face datasets, AR, Extended Yale B and MultiPIE, for the face recognition task by comparing LDA and its several classical variants. The experimental results show the benefits of the proposed methods on both classification accuracy and interpretability.

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期刊信息
  • 《计算机研究与发展》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院计算技术研究所
  • 主编:徐志伟
  • 地址:北京市科学院南路6号中科院计算所
  • 邮编:100190
  • 邮箱:crad@ict.ac.cn
  • 电话:010-62620696 62600350
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-1239
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1777/TP
  • 邮发代号:2-654
  • 获奖情况:
  • 2001-2007百种中国杰出学术期刊,2008中国精品科...,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:40349