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专利号: 2016100515577
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于多核字典学习的彩色人脸识别方法,包括以下步骤:步骤1,获得各彩色分量训练样本集,为每一个彩色分量样本集选择最优的核函数;

步骤2,定义目标函数,对目标函数求解,得到每一个彩色分量训练样本集的字典、特征提取系数矩阵和非线性鉴别特征集;

步骤3,获得待识别样本,根据上述训练样本特征集,得出待识别样本的非线性特征,使用字典对待识别样本的非线性特征进行稀疏编码,并根据重构误差进行分类和识别;

步骤1中按照下面的核函数选择准则为第i个彩色分量样本集(i=R,G,B)选择最优的核函数式中, 和 分别表示第i个彩色分量样本集的类间散布和类内散布,定义如下:式中,c表示彩色人脸图像训练样本集中训练样本的类别数,n表示彩色人脸图像训练样本集中所有训练样本的个数,np和nr分别表示彩色人脸图像训练样本集中第p类和第r类训练样本的个数;令XR∈Rd×n、XG∈Rd×n、XB∈Rd×n分别表示彩色人脸图像训练样本集中R、G、B三个彩色分量样本集,d表示彩色分量样本维数, 表示Xi中第p类的第q个样本,表示Xi中第p类的第s个样本, 表示Xi中第r类的第s个样本;φi:Rd→Hi表示一个核映射,它将彩色人脸图像训练样本的第i个彩色分量样本从原始d维的线性空间Rd映射到一个非线性高维核空间Hi,ki表示核映射φi对应的核函数;

选择好 之后,令 表示多核学习中对应核函数 的多

核组合系数, 表示用于非线性鉴别特征提取的核映射后第i个彩色分量样本集φi(Xi)的投影变换矩阵,hi表示高维核空间Hi的维数,m<min{hR,hG,hB}表示提取的特征数;令表示φi(Xi)的非线性鉴别特征,则 令 得根据核重构理论,核空间Hi(i=R,G,B)中的投影变换Ui用所有核映射后的训练样本线性表示,即Ui=φi(Xi)Vi,其中Vi∈Rn×m是一个系数矩阵,则式中Ki∈Rn×n表示Xi的核矩阵,Ki中第p行第q列的元素 和 分别表示Xi中的第p个和第q个样本。

2.根据权利要求1所述的彩色人脸识别方法,其特征在于,步骤2中定义目标函数如下:式中,Di表示对应 的字典,Ai表示使用字典Di重构 的稀疏编码系数, 表示 中第p类的样本特征,Aip表示使用字典Di重构 的稀疏编码系数,0表示一个零矩阵,Diq表示字典Di中对应第q类的子字典,Aipq表示使用子字典Diq重构 的稀疏编码系数;

公式(5)的求解涉及到特征提取系数矩阵、字典和稀疏编码系数三组变量求解,按照下面的算法通过三组变量依次更新的方式进行迭代求解:步骤2-1,初始化VR,VG,VB和DR,DG,DB;

步骤2-2,根据公式(5)求解AR,AG,AB,令

步骤2-3,根据公式(5)更新DR,DG,DB;

步骤2-4,根据公式(5)更新VR,VG,VB;

步骤2-5,根据公式(5)更新AR,AG,AB,令 如果J1-J2≥ε,ε>0是一个比较小的阈值,转向步骤2-3;否则,算法结束;

求得特征提取系数矩阵VR,VG,VB和字典DR,DG,DB之后,得到训练样本的非线性鉴别特征如下:

3.根据权利要求1所述的彩色人脸识别方法,其特征在于,步骤3中对于一个待识别样本y,其非线性鉴别特征按照如下的方式进行计算:式中,yR∈Rd、yG∈Rd、yB∈Rd分别表示y的R、G、B三个彩色分量, i=R,G,B,表示yi的核矩阵, 中第p行的元素按照下面的公式使用字典DR,DG,DB对待识别样本的非线性特征 进行稀疏编码,得到稀疏编码系数βR,βG,βB:按照下面的公式计算重构误差eq(q=1,2,…,c):

式中,βiq表示βi中对应子字典Diq的稀疏编码系数,根据判定待识别样本y的类别。