遗传规划多类图像分类算法研究

基于树结构的遗传规划图像分类器,仅能从树根节点输出单一实数值,要完成多类图像分类任务比较困难。提出遗传规划多类图像分类算法,等差权值中心动态边界确定分类算法和权值快速下降中心动态边界确定分类算法。在遗传规划分类器进化过程中,动态确定训练样本各类的边界,通过不同的权重设置策略,使类的边界值设定更趋合理,以提高分类器分类的准确度。图形分类测试表明,这2种算法,用于难度大的多类图像分类问题,能提高分类的准确度,分类效果理想。     

一种增量式贝叶斯分类的算法

自动分类是数据挖掘和机器学习中非常重要的研究领域。针对难以获得大量有类标签的训练集问题,提出了基于小规模训练集的增量式贝叶斯Bayes分类,给出增量式Bayes分类机理参数计算及其算法。对算法分两种情况处理,第一种情况是新增样本有类别标签,利用现有分类器检验其类标签,如果匹配则保留当前分类器,否则利用新样本修正分类器;第二种情况是新增样本无类别标签,则利用现有分类器为其训练类标签,然后利用新样本来修正分类器。试验结果表明,该算法是可行有效的,比Naive Bayes分类算法有更高的精度。增量式Bayes分类算法的提出为分类器的更新提供了一条新途径。     

基于边界异类近邻关系构建的新特征提取方法

特征提取广泛应用于模式识别中。它去除原始样本的冗余信息,提取出有助于样本表示或分类的简洁有用的信息。线性鉴别分析(LDA)属于传统的监督特征提取方法,它旨在寻找最小化类内散度(方差)同时最大化类间散度(方差)的低维线性投影子空间。提出一种新的特征提取方法,旨在改进LDA,该方法在LDA的基础上,增加了每个类的中心点与该类边界异类样本的近邻关系,通过类中心对边界异类样本的排斥,扩大了类与类相互的边距,增强了类的可分性。YaleB人脸数据库和CENPARMI手写阿拉伯数字库中的实验结果,证明了新方法确实能够提高分类效果。     

集成学习算法在不平衡分类中的应用研究

提出一种基于训练集分解的不平衡分类算法,该算法使用能输出后验概率的支持向量机作为分类器,使用基于测度层次信息源合并规则实现分类器的集成.在4个不同领域的不平衡数据集上的仿真实验表明:该算法有效提高分类器对正类样本的正确率,同时尽量减少对负类样本的误判.实验结果验证集成学习算法处理不平衡分类问题的有效性.     

不平衡类分布下多分类问题的提升算法

模式识别在实际应用中常碰到类分布不平衡的多分类问题,该情形下的分类器性能采用传统的精度指标评价意义不大,需要采用代价指标和ROC曲线分析来评价。传统的分类器对不平衡问题分类性能很差,利用AdaBoost算法在机器学习中对样本权重的调整,将不平衡的错分代价加入到样本权重,使分类器更多关注重要的少数样本类,可以提高不平衡类分布下多分类性能。模拟试验也表明了该方案的有效性。     

基于像素统计的遗传规划杂草识别研究

遗传规划是一种自动产生特定问题解决方案计算机程序的方法。已经开始应用于图像识别/分类,本研究对遗传规划用于杂草识别/分类的方法,基于像素统计的杂草叶子特征抽取,遗传规划识别/分类器的构造进行了介绍。提出了等差权值中心动态类边界图像识别/分类算法,最后给出了杂草识别分类测试结果。     

基于集成神经网络的植物叶片识别方法

针对植物叶片识别中识别精度低的问题,从叶片特征描述、分类器设计两个角度出发提出了一种基于集成神经网络的植物叶片识别方法。叶片特征由区域几何特征与纹理特征共同构成,其中区域几何特征由不变矩特征和叶片几何描述参数共同构成,叶片纹理特征利用灰度共生矩阵进行提取。在分类器设计方面,采用一种集成神经网络学习算法,用于解决多类别植物叶片分类问题,其基分类器由二类别分类器和互补分类器构成。为避免叶片特征受到旋转等因素的影响,需要对叶片图像进行预处理。在预处理后,利用集成神经网络分类器对叶片样本进行训练与识别。在Flavia叶片数据库中选取20类叶片,每类30张共计600张叶片进行试验,基于集成神经网络的植物叶片识别方法的平均识别精度为91%。与其他叶片识别方法相比,试验结果表明,此方法可以提高叶片识别的精度。     

基于改进模糊聚类的烟草品质集成评价模型

针对烟草化学成分与烟草品质之间难以建立确定的数学模型的问题,提出了一种基于改进模糊聚类的烟草品质评价方法。该方法以烟叶样品的化学成分的差异性为依据,以模型分类结果与专家评吸结果的一致性为目标,利用模拟退火算法对现有的模糊聚类算法进行优化改进,建立基分类器;在此基础上,利用Ada Boost将基分类器对于不同样本集的多个分类结果进行集成,形成最终的烟草品质评价模型。以130组烟叶作为烟草样本,测定了各烟叶样品中总糖、还原糖、总氮、烟碱、氧化钾、氯离子、蛋白质7种化学成分含量,并采用改进的模糊聚类方法与神经网络算法、模糊聚类算法进行对比试验,该方法的误检率为6.7%,具有提升小样本数据的辨识能力,优于所比较的其他2种方法。     

基于PSO优选特征的实木板材缺陷的压缩感知分选方法

针对实木板材表面缺陷的复杂性与随机性,提出了一种快速、准确的识别方法。首先,对实木板材表面图像进行3级双树复小波分解,提取低频子带、高频子带、原图像的均值、标准差和熵,共40维特征向量;然后,运用粒子群算法(PSO)优选出20个关键特征;最后,采用压缩感知理论将优选后的特征向量作为样本矩阵列,构建训练样本数据字典,通过最小残差完成缺陷识别。对4类柞木样本进行了仿真实验,活结、死结、虫眼、裂纹的分类正确率分别为93.3%、86.7%、100%和93.3%,结果表明:双树复小波良好的方向性能够表达实木板材表面复杂的信息;基于粒子群算法的特征选择能够提高分类效率;压缩感知分类器与传统分类器相比,具有结构简单、分类精度高的特点。      

一种改进的支持向量机集成分类算法

为了更好地改进集成分类器的性能,提出了一种基于反馈学习的支持向量机Bagging集成分类算法.该算法在对子分类器的训练中,引入反馈学习的思想,首先对每个训练得到的子分类器进行测试,找到被错分的样本,把这些样本添加到训练样本集中,重新进行训练、测试,直到没有新的被错分的样本出现为止,最后采用多数投票策略对得到的各子分类器进行组合.仿真实验结果表明,该算法可通过提高各分类器的分类能力改进集成学习器的性能.     

基于双空间特征提取的变压器故障诊断模型

为了提高基于油中溶解气体分析(dissolved gas analysis, DGA)的变压器故障诊断正确率，弥补单子空间特征提取的局限性，提出了基于双子空间特征提取的变压器故障分层诊断模型.首先，将DGA测试样本在一个子空间内进行特征提取后，为避免核函数及其参数的选择难题，以及利用多核支持向量机(multiple-kernel support vector machine, MKSVM)鲁棒性强和精度高的特点，采用MKSVM作为分类器对测试样本进行预测.依据预测结果将测试样本分为难分类和易分类样本，对易分类样本直接进行分类识别；对难分类样本则将该样本再次投影到另一子空间进行特征提取后，同样采用MKSVM作为分类器对难分类样本进行预测，综合两次预测结果进行分类识别，实现两分类MKSVM的双子空间特征提取算法.最后，根据故障特征，建立基于双子空间特征提取算法的变压器故障分层诊断模型.诊断实例表明，该模型具有较高的诊断正确率和推广能力.     

基于植物叶片图像的植物病害检测方法

对植物病害准确、快速的识别是对植物病害采取防治措施的基础,同时对灾害评估也具有积极意义。在判别局部保持映射(DLPP)的基础上,提出了1种植物病害识别方法。该方法试图找到1个映射矩阵,使得高维数据映射后,在低维子空间同类样本之间的距离最小,而异类样本之间的距离最大,由此提高算法的识别率。采用该算法对3种常见玉米叶部病害的图像进行分类试验,并与其他植物病害识别算法进行比较。结果表明,DLPP对玉米病害的识别是有效可行的,识别精度高达85.5%。     

判别性正则化:一种新颖的分类器学习方法

提出了一种新颖的正则化方法-判别性正则化(Discriminative regularization,DR),为分类提供了一种通用的结合样本先验信息的方式.通过将先验信息引入到正则化项中,DR不但使分类器实际输出与期望输出之间的经验损失达到最小, 而且能在输出空间中同时最大化类间散性与最小化类内紧性.此外,通过将等式约束嵌入到目标函数中,DR的求解还可转化为解线性方程组问题,从而得到全局解析解.分类实验验证了DR的优越性.     

面向分类数据的重叠子空间聚类算法SCCAT

改进了面向分类数据的重叠子空间聚类算法(ROCAT),提出了面向分类数据的重叠子空间聚类算法(SCCAT).利用数据凝聚力模型(DCC)代替ROCAT的数据压缩模型以提高算法精度;将源数据集分为样本内数据集和样本外数据集,采取对样本内数据聚类,对样本外数据分类的方法完成聚类来降低算法复杂度.实验结果表明SCCAT在提高算法精度的同时,也降低了算法的时间复杂度和空间复杂度,适用于大规模数据的处理.     

基于判别映射分析的植物叶片分类方法

流形学习的一个目标是寻找一个映射,使得邻域内不同类数据点之间的边界最大化.观察数据点映射后在子空间内使得同类数据点更聚集,而不同类数据点更分类.基于这个目标,提出了一种判别映射分析的算法,并将其应用于叶片分类中,该算法能够得到数据较优的判别分类特征,适用于样本分类.在瑞典植物叶片数据库上进行了试验验证,结果表明该方法是有效可行的.     

基于有监督特征提取的生菜叶片农药残留浓度高光谱鉴别研究

为了保证人们对蔬菜的安全食用,研究了蔬菜叶片农药残留的无损检测方法。标准营养液无土栽培生菜样本,在成熟期按4种不同浓度,分别为1.250、0.830、0.600、0.375 mL/L,将氰戊菊酯农药雾状均匀喷洒至生菜叶片上,8 h后采集生菜叶片高光谱数据。采用标准归一化(SNV)算法对原始光谱进行预处理,分别利用基于非监督特征提取方法主成分分析(PCA)、局部保留投影(LPP)与基于监督特征提取方法线性判别分析(LDA)、局部保留投影(SLPP)对降噪后的光谱数据进行特征提取,统一选用支持向量机(SVM)作为分类器。利用相同的训练样本与测试样本进行分类试验,对生菜叶片农药残留浓度分类鉴别的结果为,PCA-SVM分类正确率为82.14%,LPP-SVM分类正确率为85.71%,LDA-SVM分类正确率为89.29%,SLPP-SVM分类正确率达到92.86%。结果表明,与非监督特征提取算法相比,监督特征提取算法由于充分利用了样本的类别特性,使得分类器对降维后的数据更加敏感,分类精度更高,其中SLPP-SVM的分类效果最好。     

基于稀疏表示和HOG特征的掌纹识别方法

针对掌纹识别过程中,采集图象易受到外界光照等物理因素的影响,传统重构方法中稀疏表示算法计算复杂度高等缺陷,提出基于稀疏表示(SR)和梯度方向直方图(HOG)特征的掌纹识别方法,将分类正交匹配追踪算法(COMP)稀疏表示方法与HOG特征相融合,以降低复杂度。该算法首先利用HOG算法提取掌纹训练与测试样本图像的特征矩阵,将训练样本图像的HOG特征矩阵作为稀疏表示的过完备字典;然后运用COMP算法求解掌纹图像在过完备字典上的稀疏表示,将所得的最佳稀疏表示系数对测试图像进行重构;最后通过计算测试样本图像HOG特征矩阵与得到的每类重构图像最小残差的数值确定图像的类别。实验结果表明,该方法有效地降低了计算的复杂度,具有良好的掌纹识别性能。     

C5.0决策树Hyperion影像森林类型精细分类方法

以吉林省白河林业局为中心研究区,利用星载高光谱Hyperion数据并结合其他辅助数据,综合利用影像光谱特征、纹理特征、地形特征、典型地类和主要森林类型外业调查样本数据,探究针对C5.0决策树算法的高光谱影像土地覆盖类型多层次信息提取与森林类型识别的有效方法。在分析典型地物光谱特征的基础上,优选8种纹理特征,引入主成分分量及与主要森林类型空间分布相关的敏感地形因子,采用分层分类的策略,根据光谱特征将地类划分层次,在层次间建立基于C5.0决策树算法的决策树模型,对研究区的地类进行细分。为便于对比,以相同的策略采用支持向量机（SVM）分类器进行分类。最后,结合野外采集样本并参考高分辨率影像,采用分层随机抽样的独立检验样本对森林类型精细识别结果进行精度验证。结果表明:C5.0决策树算法可综合利用高光谱影像的光谱、纹理及其他辅助数据,自动寻找出区分各类别的最佳特征变量及分割阈值,运算速度快,占用内存较小且无需人为参与,其分类精度达到优势树种级别,总体分类精度达81.9%,Kappa系数0.709 8。     

基于属性识别理论的基因分类

在研究属性识别理论的基础上,利用概率统计理论建立了新的分类器,它先单独计算每个属性对分类的贡献,然后通过一种加权机制计算所有属性对样本的分类情况.同时,为了克服单分类器使用范围有限和分类准确度相对不高等特点,把新的分类系统与传统的K-NN分类器结合起来,进一步提高了此分类系统的分类能力.实验结果表明:这个分类系统具有较好地分类效果和鲁棒性.     

基于频繁模式的蛋白质序列分类

蛋白质序列的分类是预测新蛋白质序列的结构和功能的重要方法,已有的方法主要基于序列比对或概率后缀树。文章设计一种基于频繁模式的蛋白质序列分类算法CFS,使用每类数据独有的频繁模式代表该类,然后应用各类的频繁模式对测试数据进行分类。试验结果表明,CFS方法可以获得较好的分类精确度,使用频繁模式作为类代表,使得分类更直观,易于理解,而且更具有生物信息学意义。