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专利号: 201710623041X
申请人: 浙江工业大学
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:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种联合平滑矩阵多变量椭圆分布的鲁棒人脸识别方法,包括字典集训练过程、初始值设置过程、重构编码系数的更新过程和图像分类过程:a)字典集训练过程:随机选择图像样本进行分类,组成训练字典集,每一类有各自的样本标签,通过构建的模型对字典集进行训练;

a1.给定n个p×q维图像矩阵X11,X21,…,Xn11,X12,X22,…,Xn22,…,X1C,X2C,…,XnCC,将其作为训练样本X∈Rd×n,d=p×q.其中,Xic代表第c类的第i个样本矩阵,样本总类别数为C,ni是第i类的样本个数,且n=n1+n2+…+nC是总样本数,测试样本表示为图像矩阵Y∈Rp×q;

a2.建立线性矩阵回归模型:

其中,λ>0,为模型参数;k>0,0

1,1≤l≤2时,这两项为非光滑凸函数;且上式中定义线性映射R→R ,有:其中α=[α1,α2,…,αn]∈Rn是训练样本X所对应的重构编码系数,为n×1维列向量;

a3.由于模型具有非光滑性,不利于优化求解,因此通过引入辅助变量光滑模型来解决这一问题,则可将平滑矩阵多变量椭圆分布模型归纳为如下优化问题:n×n n

其中,上式能处理的参数范围为μ>0,k>0,k≠2,0

b)初始值设置过程:设置迭代次数t=1,初始化加权矩阵R=T=I,其中I为单位矩阵;

c)重构编码系数的更新过程:根据加权矩阵R和T的值对重构编码系数向量α进行迭代更新,重复迭代过程直至满足收敛条件或达到最大迭代次数,输出最终的α值;

具体包括以下步骤:

c1.将步骤a3中的平滑矩阵多变量椭圆分布模型调整为其中αi代表向量α的第i个元素;

c2.令γ(α)=tr((Y-Xα)T(Y-Xα)+μ2I)k/2,δ(α)=∑i=1n(|αi|2+μ2)l/2,则ξ(α,μ)=γ(α)+λ/2*δ(α),且 其中γ(α)针对α的梯度为:其中令上式中γ(α)的加权矩阵R=((Y-X(α))T(Y-X(α))+μ2I)(k-2)/2,则可将上式简化为:c3.δ(α)针对α的梯度为

其中令对应δ(α)的加权矩阵T为一个对称矩阵,且T的第i个对角元素为Tii=(|αi|2+μ2(l-2)/2) ,则上式可简化为

c4.通过 并令结果为0可得

则固定加权矩阵Rt、Tt,依照上式计算更新重构编码系数向量αt+1,其中下标t+1代表迭代t+1次时的值;

c5.固定αt+1,依照下式更新加权矩阵Rt+1:

c6.固定αt+1,依照下式Tt+1:

c7.若满足收敛条件,即||αt+1-αt||∞≤ε,ε是一个极小正标量,或达到最大迭代次数tmax=50,则输出最终的α值;否则跳转至步骤c4,重复步骤c4-c7过程;

d)图像分类过程:以最终α值所对应的最小重构误差值e对被测样本进行分类,得到分类识别结果;其中重构误差值 其中 是由所有训练样本重构得到的图像, 是由第i类训练样本重构得到的图像,α*代表重构编码系数的最优解,则Xα*为Y的重构图像;δi(α*)代表α*向量中除关联第i类的元素含值外其他元素均为零,则Xδi(α*)为关联第i类的Y的重构图像;而分类识别的原理是ei(Y)=miniei(Y),即第i类的重构误差值最小,则图像Y就归属于第i类。