模式识别与人工智能
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模式识别与人工智能
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2014年 27卷 11期 刊出日期 2014-11-30
论文与报告
研究与应用
 
论文与报告
961 基于分而治之的多维标度算法*
屈太国，蔡自兴
作为一种典型的多元统计分析方法，多维标度法(MDS)广泛应用于降维和可视化研究中.MDS从n个样本间的距离距阵出发，求取它们在低维欧氏空间的坐标.经典MDS算法(CMDS)的时间复杂度为Θ(n3)，影响MDS的速度.文中基于分而治之的思想提出一种新的MDS算法.首先将距离矩阵沿对角线分成若干子矩阵，然后对每个子矩阵求解，最后通过正交变换和平移变换整合各子矩阵的解，从而得到原距离矩阵的全局解.该算法的结果与CMDS完全一致.当样本维数远小于样本个数时，其时间复杂度仅为Θ(nlgn).与CMDS 算法相比，该算法的速度大大提高，从而使MDS可应用于更大规模数据集.
2014 Vol. 27 (11): 961-969 [摘要] ( 413 ) [HTML 1KB] [PDF 639KB] ( 1037 )
970 基于相似度计算的信息物理融合系统自决策研究*
周旺平，王国栋
信息物理融合系统(CPS)应用日趋广泛，如何使系统自主捕捉到复杂状态变化并做出相应动作是CPS的核心问题之一.针对此关键问题，结合强化学习算法提出一种基于相似度计算的CPS自决策方法(SCBRLA).该方法首先提取系统特征和系统目标状态特征，然后通过计算系统当前状态与目标状态的相似度决定采取相应动作及其顺序.该方法可较好地用于分析CPS服务在受到攻击时，系统采取的自适应决策.仿真结果表明该方法能够帮助CPS系统实现自决策，且与传统算法相比能获得更快的响应速度.
2014 Vol. 27 (11): 970-976 [摘要] ( 350 ) [HTML 1KB] [PDF 439KB] ( 631 )
977 基于非噪声像素重构的PK-SVD脉冲噪声滤波*
黄宴委，祁冰露
提出一种基于非噪声像素重构的K-SVD(Pixel K-SVD)脉冲噪声滤波方法.在图像重构阶段，以非噪声点像素值为优化目标，利用分层重构改进OMP算法求解优化函数，获得重构图像以提高恢复图像质量;在字典训练阶段，PK-SVD不再固定原子的系数，而是使用重复奇异值分解同时更新原子和系数.将PK-SVD与其他3种方法进行比较，实验结果表明，PK-SVD能得到最稀疏化的字典，较好地抑制脉冲噪声，使得滤波图像较清晰且具有较高的峰值信噪比.
2014 Vol. 27 (11): 977-984 [摘要] ( 381 ) [HTML 1KB] [PDF 1449KB] ( 687 )
985 基于稀疏表示的多特征融合害虫图像识别*
胡永强，宋良图，张洁，谢成军，李瑞
为提高害虫图像识别的准确率，针对不同害虫具有不同的颜色、形状、纹理的特点，提出一种将颜色、形状、纹理特征与稀疏表示相融合的害虫识别方法.该方法利用已标注的训练样本构造不同特征下的训练样本矩阵，通过求解样本的最优稀疏系数以实现害虫图像识别.由于相同样本通过不同特征训练字典求解的稀疏系数不同，进而识别结果也不同.因此，文中进一步通过设计不同特征下的识别分类器实现多特征的融合.在实验室环境与农田环境下的实验结果表明，相较于其他方法，该方法的害虫识别率获得较大的提高.
2014 Vol. 27 (11): 985-992 [摘要] ( 522 ) [HTML 1KB] [PDF 619KB] ( 1040 )
993 一种无须预指定分割区域数的自适应多阈值图像分割方法*
陈亚军，刘丁，梁军利，张新雨
为解决多阈值图像分割中分割区域数较难确定的问题，提出一种基于可逆跳跃马尔可夫链蒙特卡罗(RJMCMC)的自适应多阈值图像分割方法.基于图像直方图的多阈值分割的本质是寻找直方图各峰间的谷底，但其个数较难确定且各局部峰并非都是高斯分布.因此文中用更具普适性的混合α稳定分布拟合直方图，建立包含局部峰个数及各分布元参数的分层贝叶斯概率模型.采用RJMCMC后验概率推理自适应确定混合α稳定分布的分布元个数及各自参数，从而获得分割区域数和多阈值参数.针对单晶炉拉晶图像、人脑核磁共振图像及国际标准测试图进行测试，结果表明该方法准确地建立图像分割模型，得到满意的多阈值分割结果.
2014 Vol. 27 (11): 993-1004 [摘要] ( 407 ) [HTML 1KB] [PDF 1631KB] ( 647 )
1005 基于生命周期的二元蚁群优化算法*
程美英，倪志伟，朱旭辉
将自然生态系统中生物生命周期的思想引入二元蚁群优化算法中，通过对蚂蚁设置相应的营养阈值而执行繁殖、迁徙、死亡操作，从而保持种群的动态多样性，进而克服二元蚁群优化算法易陷入局部最优的缺陷，然后结合分形维数将该算法应用于属性约简问题中，通过UCI中的6个数据集进行测试，结果表明该算法具有较好的可行性和有效性.
2014 Vol. 27 (11): 1005-1014 [摘要] ( 468 ) [HTML 1KB] [PDF 533KB] ( 592 )
1015 谱聚类广义模型与典型算法分析*
管涛，杨婷
谱聚类能发现数据的非线性低秩结构，在模式识别等领域应用广泛.谱聚类与图模型、流形嵌入、积分算子理论等紧密相关，存在着潜在的联系，但相关理论尚缺乏系统的研究.文中首先从谱聚类的研究现状出发，介绍它的一般性问题，即再生核空间中的积分算子特征函数学习问题.然后讨论谱聚类与核主成分、核k-means算法、Laplacian特征映射、流形学习、判别分析之间的内在联系.进而简要分析NJW算法、Ncut算法、基于Nystrm方法的谱聚类算法、多尺度谱聚类算法以及多层谱聚类算法.最后总结存在的问题和未来的发展趋势.
2014 Vol. 27 (11): 1015-1025 [摘要] ( 448 ) [HTML 1KB] [PDF 1159KB] ( 1142 )
研究与应用
1026 基于符号算子的变步长不完整自然梯度算法*
季策，杨坤，王艳茹，刘梦蝶
通过引入不完整约束使不完整自然梯度算法有效克服传统自然梯度算法的缺点和不足，即当源信号幅度随时间快速变化或在某段时间为零时， 不完整算法仍能较好地工作.同时，从一般动态分离模型中推导出的符号算子可改善算法的收敛性.结合上述两种思想提出一种基于符号算子的不完整自然梯度算法，增加基于代价函数梯度的变步长运算以平衡算法中收敛速度和稳态误差之间的矛盾.仿真结果表明，改进算法的性能明显优于传统算法，在保持良好稳态误差的基础上大大加快收敛速度.
2014 Vol. 27 (11): 1026-1031 [摘要] ( 371 ) [HTML 1KB] [PDF 1118KB] ( 885 )
1032 基于公共向量的模糊邻域保持嵌入算法*
郑海涛，郑刚民，马小虎
邻域保持嵌入(NPE)算法直接使用K近邻重构样本，由于未区分同类近邻与异类近邻的重要性导致其识别效果不佳，因此提出一种基于公共向量(CV)的模糊邻域保持嵌入算法.首先根据样本K近邻的类别信息求出每个样本对每个类别的隶属度，然后使用公共向量和隶属度重构每个样本，并最小化原始样本与重构样本的残差，最后将该问题转化为求解相应的广义特征值问题以获得最终的投影变换矩阵.该算法尽可能减少投影后同类样本的差异性，较好地分离异类样本.在ORL、Yale、AR和PIEC29这4个人脸数据库上的相关实验验证了算法的有效性.
2014 Vol. 27 (11): 1032-1039 [摘要] ( 397 ) [HTML 1KB] [PDF 1136KB] ( 513 )
1040 新线路能量函数下基于线裁剪的图像自适应缩放*
聂栋栋，马勤勇
基于线裁剪的自适应缩放图像质量依赖于线路能量函数的定义以及线路提取的结果.提出一种新的线路能量函数以计算每条线路对视觉感知的重要性.该算法通过定义新增能量项衡量删除线路上像素点后图像局部区域的走样变形，并引入最大像素能量项降低随机纹理区的线路能量.实验结果证明，与其它几种经典算法相比，采用新能量函数提取的线路定位更为合理，处理结果与原始图像更相似，重点对象细节部分走样的问题也更少.
2014 Vol. 27 (11): 1040-1046 [摘要] ( 355 ) [HTML 1KB] [PDF 1003KB] ( 540 )
1047 基于云模型和模糊聚合的应急方案评估*
苏兆品，张婷，张国富，尤小泉，蒋建国

应急方案评估是灾害应急响应中的重要环节.现有方法大都依赖于指挥员个人的知识和经验，而且不能综合不同领域专家的建议.因此，在分析和总结相关工作的基础上，引入云模型和模糊软集合对应急方案进行评估.对于给定的应急方案，首先基于云模型对不同领域专家的评价信息进行定性到定量的转换，然后利用模糊软集合对所有专家的定量评价信息进行聚合，得到综合评判结果.对比实例表明该方法的有效性，并可为应急决策提供理论指导和技术支持.
2014 Vol. 27 (11): 1047-1056 [摘要] ( 371 ) [HTML 1KB] [PDF 765KB] ( 746 )
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