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专利号: 2017102290943
申请人: 江苏大学
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:2024-07-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种融合矩阵和向量特征提取的Foley-Sammon人脸识别方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1、计算人脸图像矩阵水平方向上的两维Foley-Sammon鉴别向量矩阵U;

步骤2、计算人脸图像矩阵垂直方向上的两维线性鉴别向量矩阵V;

步骤3、人脸图像矩阵的双向压缩:利用鉴别向量矩阵U和鉴别向量矩阵V分别对人脸训练样本矩阵Aj、人脸测试样本矩阵Ak'进行压缩,得到矩阵Bj、Bk';

步骤4:向量的融合及鉴别信息提取:将Bj、Bk'分别按行和按列拉成向量,利用拉成的向量计算非相关线性变换矩阵;分别计算按行和按列拉成的向量在非相关线性变换矩阵上的投影,然后对投影进行融合;最后利用最近邻分类器对融合后的投影向量进行分类处理,计算分类准确率;

所述步骤1的具体过程如下:

步骤1.1:根据以下公式计算出类内散射矩阵SWH和类间散射矩阵SBH:其中:第i类训练样本图像的均值 和总的训练样本图像的均值 计算如下:步骤1.2:根据类内散射矩阵SWH和类间散射矩阵SBH计算出类内散射矩阵SWH的逆矩阵SWH-1与类间散射矩阵SBH乘积矩阵的特征值λ以及特征向量α:-1

SWH SBHα=αλ

其中,λ为SWH-1SBH的特征值,α为特征值λ对应的特征向量;

步骤1.3:将特征值λ从大到小排列,取前r个特征值为{λ1,λ2,λ3…λr},对应的特征向量为{α1,α2,α3…αr},最大特征值λ1所对应的特征向量α1即为投影矩阵U的第一个列向量,已知α1,α2,…,αr是一组最优鉴别向量集,则第r+1个鉴别向量αr+1计算如下:PSBHαr+1=λr+1SWHαr+1

其中 D=[α1α2…αr]T,I是单位矩阵;

步骤1.4:根据以上计算可得到p个最优鉴别向量集α1,α2,…,αp组成的两维Foley-Sammon鉴别向量矩阵U=[α1α2…αp]T;

所述步骤4的具体过程如下:

步骤4.1:将压缩后的第j个训练图像Bj分别按列和行拉成向量,Bj按列拉成向量 Bj按行拉成向量 将压缩后的第k个测试图像Bk′分别按列和行拉成向量,Bk′按列拉成向量Bk′按行拉成向量步骤4.2:计算非相关线性变换矩阵G:

由N个训练样本向量 组成样本矩阵Z可以被划分为C个类别,则Z={Z1,Z2,...,ZC},其中Zi是第i个类样本集合,并且ni是第i个类样本的数目, N是训练样本的总数;

假设θ(j)是第j个样本的平均值,θ是总平均值,Sw是类内散布矩阵,Sb是类间散布矩阵和总体散射矩阵St;分别定义如下:Sw=HwHwT,

Sb=HbHbT,

T

St=HtHt;

其中Hw,Hb和Ht的计算表达式如下:

e=(1,1,...,1)T∈RN.

计算Ht的奇异值分解SVD为Ht=U1∑tV1T;

设 Ω的SVD计算为Ω=P∑QT;β=rank(Ω)令 Xβ是由X的前β列组成的矩阵;因此,非相关线性变换矩阵为:G=Xβ;

则训练样本矩阵Bj按列拉成的向量 在线性变换矩阵G上投影为: 测试样本矩阵Bk′按列拉成向量 在线性变换矩阵G上投影为:按照计算G的同样方法,计算训练样本矩阵Bj按行拉成向量 的线性变换矩阵G′, 在线性变换矩阵G′上投影为: 测试样本矩阵Bk′按行拉成向量 在线性变换矩阵G′上投影为:将训练样本的投影 和 进行融合得到新的训练投影向量 与测试样本的投影 和 进行融合得到新的测试投影向量

用最近邻分类器根据训练投影向量yj对测试投影向量yk'进行分类处理,计算出分类准确率。

2.根据权利要求1所述的一种融合矩阵和向量特征提取的Foley-Sammon人脸识别方法,其特征在于,所述步骤2的具体过程如下:步骤2.1:根据以下公式计算出类内散射矩阵SWV、类间散射矩阵SBV:步骤2.2:根据类内散射矩阵SWV和类间散射矩阵SBV计算出类内散射矩阵SWV的逆矩阵SWV-1与类间散射矩阵SBV乘积矩阵的特征值γ以及特征向量其中,γ为SWV-1SBV的特征值, 为特征值γ对应的特征向量;

步骤2.3:将特征值γ从大到小排列,取前q个特征值为{γ1,γ2,γ3…γq},对应的特征向量为{φ1,φ2,φ3...φq},前q个特征向量组成两维线性鉴别向量矩阵V=[φ1 φ2  ... φq]T。

3.根据权利要求1所述的一种融合矩阵和向量特征提取的Foley-Sammon人脸识别方法,其特征在于,所述步骤3的具体过程如下:用鉴别向量矩阵U和鉴别向量矩阵V将人脸训练样本矩阵Aj投影到投影空间,对人脸训练样本矩阵Aj进行水平和垂直方向上的压缩,得到p×q维矩阵Bj:Bj=UAjVT

用鉴别向量矩阵U和鉴别向量矩阵V将人脸测试样本矩阵Ak'投影到投影空间,对人脸测试样本矩阵Ak'进行水平和垂直方向上的压缩,得到p×q维矩阵Bk':Bk'=UAk'VT

其中:Bj是m×n维人脸训练样本矩阵Aj经双向压缩后得到的p×q维矩阵,Bk'是m×n维人脸测试样本矩阵Ak'经投影后的p×q维矩阵。