结合显性与隐性空间光滑的高效二维图像判别特征抽取

摘要：

图像具有固有的二维空间结构,空间上邻近的像素点通常具有相近的灰度值,意味着图像具有局部光滑性.为对其特征抽取,传统方法常将原始图像拉成向量,造成空间结构的破坏,由此直接基于图像的2D特征抽取法应运而生.典型的如2DLDA,2DPCA,相比向量方法,计算复杂度显著降低,但其操作针对的是图像整行(或整列),导致空间光滑度过粗.为此,空间正则化通过在向量化空间中显式地施加局部空间光滑弥补这一不足,由此获得了比2D抽取法更优的分类性能,但其遗传了向量法的高计算代价.最近,隐性空间正则化方法(implicit spatial regularization,ISR)提出利用图像划分与重组隐性地体现图像局部光滑性,而后再利用现有2D方法抽取特征,使典型双边2DLDA性能优于SSSL(一种典型的显性空间正则化方法),但是,仅隐性地光滑缺乏显式的强制约束力,其特征空间依然欠光滑,同时双边2DLDA由非凸问题获得,计算耗时却不能保证解的全局最优性.鉴于此,提出一种结合显性与隐性空间光滑的高效二维图像判别特征抽取框架(2D-CISSE).其关键步骤是预先对图像显性地全局光滑,紧接着进行ISR,既继承了ISR的隐性光滑又强化了图像局部光滑的显式约束力,不仅可直接获得全局最优投影,同时该框架具有一般性,即现有大部分图像光滑方法与2D特征抽取法均可嵌入其中.最后,通过在人脸数据集Yale,ORL,CMU PIE,AR以及手写数字数据集MNIST和USPS上的对比实验验证了2D-CISSE框架性能的优越性与计算的高效性.

关键词：空间光滑、图像欧氏距离、隐性空间正则化、特征抽取、基于矩阵模式

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分类号：TP391.41;TP751(计算技术、计算机技术)

资助基金：国家自然科学基金项目61472186;高等学校博士学科点专项科研基金项目20133218110032;the National Natural Science Foundation of China61472186;the Specialized Research Fund for the Doctoral Program of Higher Education20133218110032

在线出版日期：2017-06-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：1057-1066