一种新的光谱特征提取方法

一种新的光谱特征提取方法
一种新的光谱特征提取方法

步态识别方法的分类及各类方法的比较

步态识别方法的分类及各类方法的比较 程汝珍1,2 1河海大学计算机及信息工程学院,江苏南京(210098) 2水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏南京(210098) E-mail:chengruzhen@https://www.360docs.net/doc/f810132248.html, 摘要:步态识别是生物特征识别技术中的一个新兴领域,它旨在根据个体的行走方式识别身份。步态识别主要是针对含有人的运动图像序列进行分析处理,所涉及到的几项关键技术包括:视频处理、图像处理、模式识别。步态识别分析可以划分为特征抽取、特征处理和识别分类三个阶段。在最近的文献中已经有许多研究尝试,提出了许多步态识别的具体方法。但国内外尚无将步态识别技术分类,本文提出了步态识别的六类分类法,且初步比较了每类方法的适用范围和优缺点,使读者较为全面了解步态识别技术现状。 关键词:步态识别;分类;适用范围;优缺点;比较 中图分类号:TP391.4 1.引言 步态识别是生物特征识别技术中的一个新兴领域,它旨在根据个体的行走方式识别身份[1]。根据早期的医学研究[2]人的步态有24个不同的分量,在考虑所有的步态运动分量的情况下步态是唯一的。精神物理学[3]中的研究结果显示即使通过受损的步态信息人们也能够识别出身份,这表明在步态信号中存在身份信息。 步态识别主要是针对含有人的运动图像序列进行分析处理,所涉及到的几项关键技术包括:视频处理、图像处理、模式识别[4]。步态识别分析可以划分为特征抽取、特征处理和识别分类三个阶段[5]。 步态识别部分 图1 步态自动识别系统框图 Fig1 the framework of gait automatic recognition system 步态识别系统的一般框架如图所示[6]。监控摄像机首先捕捉监控领域来人的行走视频,然后送入计算机进行检测和跟踪,提取人的步态特征,最后结合已经存储的步态模式进行身份识别。若发现该人是罪犯或嫌疑人,系统将自动发出警告。

文本特征提取方法

https://www.360docs.net/doc/f810132248.html,/u2/80678/showart_1931389.html 一、课题背景概述 文本挖掘是一门交叉性学科,涉及数据挖掘、机器学习、模式识别、人工智能、统计学、计算机语言学、计算机网络技术、信息学等多个领域。文本挖掘就是从大量的文档中发现隐含知识和模式的一种方法和工具,它从数据挖掘发展而来,但与传统的数据挖掘又有许多不同。文本挖掘的对象是海量、异构、分布的文档(web);文档内容是人类所使用的自然语言,缺乏计算机可理解的语义。传统数据挖掘所处理的数据是结构化的,而文档(web)都是半结构或无结构的。所以,文本挖掘面临的首要问题是如何在计算机中合理地表示文本,使之既要包含足够的信息以反映文本的特征,又不至于过于复杂使学习算法无法处理。在浩如烟海的网络信息中,80%的信息是以文本的形式存放的,WEB文本挖掘是WEB内容挖掘的一种重要形式。 文本的表示及其特征项的选取是文本挖掘、信息检索的一个基本问题,它把从文本中抽取出的特征词进行量化来表示文本信息。将它们从一个无结构的原始文本转化为结构化的计算机可以识别处理的信息,即对文本进行科学的抽象,建立它的数学模型,用以描述和代替文本。使计算机能够通过对这种模型的计算和操作来实现对文本的识别。由于文本是非结构化的数据,要想从大量的文本中挖掘有用的信息就必须首先将文本转化为可处理的结构化形式。目前人们通常采用向量空间模型来描述文本向量,但是如果直接用分词算法和词频统计方法得到的特征项来表示文本向量中的各个维,那么这个向量的维度将是非常的大。这种未经处理的文本矢量不仅给后续工作带来巨大的计算开销,使整个处理过程的效率非常低下,而且会损害分类、聚类算法的精确性,从而使所得到的结果很难令人满意。因此,必须对文本向量做进一步净化处理,在保证原文含义的基础上,找出对文本特征类别最具代表性的文本特征。为了解决这个问题,最有效的办法就是通过特征选择来降维。 目前有关文本表示的研究主要集中于文本表示模型的选择和特征词选择算法的选取上。用于表示文本的基本单位通常称为文本的特征或特征项。特征项必须具备一定的特性:1)特征项要能够确实标识文本内容;2)特征项具有将目标文本与其他文本相区分的能力;3)特征项的个数不能太多;4)特征项分离要比较容易实现。在中文文本中可以采用字、词或短语作为表示文本的特征项。相比较而言,词比字具有更强的表达能力,而词和短语相比,词的切分难度比短语的切分难度小得多。因此,目前大多数中文文本分类系统都采用词作为特征项,称作特征词。这些特征词作为文档的中间表示形式,用来实现文档与文档、文档与用户目标之间的相似度计算。如果把所有的词都作为特征项,那么特征向量的维数将过于巨大,从而导致计算量太大,在这样的情况下,要完成文本分类几乎是不可能的。特征抽取的主要功能是在不损伤文本核心信息的情况下尽量减少要处理的单词数,以此来降低向量空间维数,从而简化计算,提高文本处理的速度和效率。文本特征选择对文本内容的过滤和分类、聚类处理、自动摘要以及用户兴趣模式发现、知识发现等有关方面的研究都有非常重要的影响。通常根据某个特征评估函数计算各个特征的评分值,然后按评分值对这些特征进行排序,选取若干个评分值最高的作为特征词,这就是特征抽取(Feature Selection)。

语音信号特征参数提取方法

语音信号特征参数提取方法 阮雄飞微电子学与固体电子学 摘要:在语音技术的发展过程中使用了大量的语音信号特征参数, 好的语音信号特征参数能对语音识别起至关重要的作用。本文对语音信号特征参数提取方法以及国内外研究现状进行了介绍,最后介绍了Hilbert-Huang 这一新兴理论成果以及在特征提取中的应用。 关键词:语音技术特征提取HHT 1 引言 语音信号是一种短时平稳信号,即时变的,十分复杂,携带很多有用的信息,这些信息包括语义、个人特征等,其特征参数的准确性和唯一性将直接影响语音识别率的高低,并且这也是语音识别的基础[1]。特征参数应该能够比较准确地表达语音信号的特征具有一定的唯一性。 上世纪40年代,potter等人提出了“visiblespeech”的概念,指出语谱图对语音信号有很强的描述能力,并且试着用语谱信息进行语音识别,这就形成了最早的语音特征,直到现在仍有很多的人用语谱特征来进行语音识别[2]。后来,人们发现利用语音信号的时域特征可以从语音波形中提取某些反映语音特性的参数,比如:幅度、短时帧平均能量、短时帧过零率、短时自相关系数、平均幅度差函数等。这些参数不但能减小模板数目运算量及存储量而且还可以滤除语音信号中无用的冗余信息。语音信号特征参数是分帧提取的, 每帧特征参数一般构成一个矢量, 所以语音信号特征是一个矢量序列。我们将语音信号切成一帧一帧, 每帧大小大约是20-30ms。帧太大就不能得到语音信号随时间变化的特性, 帧太小就不能提取出语音信号的特征, 每帧语音信号中包含数个语音信号的基本周期。有时希望相邻帧之间的变化不是太大, 帧之间就要有重叠, 帧叠往往是帧长的1/2或1/3。帧叠大, 相应的计算量也大[3]。随着语音识别技术的不断发展时域特征参数的种种不足逐渐暴露出来,如这些特征参数缺乏较好稳定性且区分能力不好。于是频域参数开始作为语音信号的特征比如频谱共振峰等。经典的特征提取方法主要有LPCC(线性预测倒谱系数)、MFCC(美尔频率倒谱系数)、HMM(隐马尔科夫模型)、DTW(动态时间规整)等。 2 语音信号特征参数提取方法

特征提取方法

4.2.2 特征提取方法 图像经过一系列的预处理之后,原来大小不同、分布不规则的各个字符变成了一个个大小相同、排列整齐的字符。下面接要从被分割归一处理完毕的字符中,提取最能体现这个字符特点的特征向量。将提取出训练样本中的特征向量代入BP网络之中就可以对网络进行训练,提取出待识别的样本中的特征向量代入到训练好的BP网络中,就可以对汉字进行识别。 特征向量的提取方法多种多样,可以分为基于结构特征的方法和基于像素分布特征的方法,下面给予简单介绍,并说明本文所用的方法。 (1)结构特征。结构特征充分利用了字符本身的特点,由于车牌字符通常都是较规范的印刷体,因此可以较容易地从字符图像上得到它的字符笔画信息,并可根据这些信息来判别字符。例如,汉字的笔画可以简化为4类:横、竖、左斜和右斜。根据长度不同又可分为长横、短横、长竖和短竖等。将汉字分块,并提取每一块的笔画特征,就可得到一个关于笔画的矩阵,以此作为特征来识别汉字。 (2)像素分布特征。像素分布特征的提取方法很多,常见的有水平、垂直投影的特征,微结构特征和周边特征等。水平、垂直投影的特征是计算字符图像在水平和垂直方向上像素值的多少,以此作为特征。微结构法将图像分为几个小块,统计每个小块的像素分布。周边特征则计算从边界到字符的距离。优点是排除了尺寸、方向变化带来的干扰,缺点是当字符出现笔划融合、断裂、部分缺失时不适用。 ①逐像素特征提取法 这是一种最简单的特征提取方法。它可以对图像进行逐行逐列的扫描,当遇到黑色像素时取其特征值为1,遇到白色像素时取其特征值为0,这样当扫描结束后就获得一个维数与图像中的像素点的个数相同的特征向量矩阵。 这种特征提取方法的特点就是算法简单,运算速度快,可以使BP网络很快的收敛,训练效果好,更重要的是对于数字图像这样特征较少的图像,这种方法提取的信息量最大,所以对于本系统来说,这种方法较为适用。但是它的缺点也很明显,就是适应性不强,所以本文没有选用这种方法。 ②骨架特征提取法

步态识别论文

课程论文 步态识别 学号:12426009 班级:通信122 :楚舒琦 目录 摘要 (3) 一、背景介绍 (4)

二、相关研究 (4) 三、主题(算法) (5) 3.1基于线图模型的动态特征提取 (6) 3.2基于整体的静态特征提取 (8) 3.3识别 (9) 四、实验 (9) 五、结果讨论 (12) 六、总结 (12) 七、应用前景 (13) 八、技术难点及解决途径 (14) 8.1技术难点 (14) 8.2解决途径 (15) 九、参考文献 (16)

摘要 步态识别是一种新兴的生物特征识别技术,旨在通过人们走路的姿态进行身份识别,与其他的生物识别技术相比,步态识别具有非接触远距离和不容易伪装的优点。在智能视频监控领域,比面像识别更具优势。对步态识别的优缺点以及步态识别所涉及到的运动分割、特征提取与选择、模式识别算法进行了综述,并对步态识别中存在的问题与未来的研究方向进行了讨论。 关键词:生物特征识别;步态识别;特征提取;运动分割;动态时间规正

一、背景介绍 步态是指人们行走时的方式,这是一种复杂的行为特征。罪犯或许会给自己化装,不让自己身上的哪怕一根毛发掉在作案现场,但有样东西他们是很难控制的,这就是走路的姿势。英国南安普敦大学电子与计算机系的马克·尼克松教授的研究显示,人人都有截然不同的走路姿势,因为人们在肌肉的力量、肌腱和骨骼长度、骨骼密度、视觉的灵敏程度、协调能力、经历、体重、重心、肌肉或骨骼受损的程度、生理条件以及个人走路的"风格"上都存在细微差异。对一个人来说,要伪装走路姿势非常困难,不管罪犯是否带着面具自然地走向银行出纳员还是从犯罪现场逃跑,他们的步态就可以让他们露出马脚。 人类自身很善于进行步态识别,在一定距离之外都有经验能够根据人的步态辨别出熟悉的人。步态识别的输入是一段行走的视频图像序列,因此其数据采集与面像识别类似,具有非侵犯性和可接受性。但是,由于序列图像的数据量较大,因此步态识别的计算复杂性比较高,处理起来也比较困难。尽管生物力学中对于步态进行了大量的研究工作,基于步态的身份鉴别的研究工作却是刚刚开始。步态识别主要提取的特征是人体每个关节的运动。到目前为止,还没有商业化的基于步态的身份鉴别系统。 二、相关研究 信息融合:感知融合是人类感知外部世界的本能之一。人类可以非常自然地运用这一能力把来自人体各个感知器官眼耳鼻四肢的信息图像声音气味触觉组合起来并使用先验知识去估计理解和识别周围的环境以及正在发生的事情。融合理论正是对人类这一本能的模仿旨在利用计算机技术对按时序获得的多源观测信息在一定准则下加以自动分析综合以完成所需的决策和估计任务而进行的信息处理过程。 信息融合的基本原理就像人脑综合处理信息一样充分利用多源信息通过对这些多源的观测信息的合理支配和使用把多源信息在空间或时间上的冗余或互补依据某种准则来进行组合以获得被测对象的一致性解释或描述。按照信息抽象的个层次可将信息融合分为3级(像素级融合特征级融合和决策级融合)。 像素级融合是在采集到的原始数据上进行的融合是原始测报未经预处理之前就进行的综合和分析是最低层次的融合。

图像特征提取方法

图像特征提取方法 摘要 特征提取是计算机视觉和图像处理中的一个概念。它指的是使用计算机提取图像信息,决定每个图像的点是否属于一个图像特征。特征提取的结果是把图像上的点分为不同的子集,这些子集往往属于孤立的点、连续的曲线或者连续的区域。 至今为止特征没有万能和精确的图像特征定义。特征的精确定义往往由问题或者应用类型决定。特征是一个数字图像中“有趣”的部分,它是许多计算机图像分析算法的起点。因此一个算法是否成功往往由它使用和定义的特征决定。因此特征提取最重要的一个特性是“可重复性”:同一场景的不同图像所提取的特征应该是相同的。 特征提取是图象处理中的一个初级运算,也就是说它是对一个图像进行的第一个运算处理。它检查每个像素来确定该像素是否代表一个特征。假如它是一个更大的算法的一部分,那么这个算法一般只检查图像的特征区域。作为特征提取的一个前提运算,输入图像一般通过高斯模糊核在尺度空间中被平滑。此后通过局部导数运算来计算图像的一个或多个特征。 常用的图像特征有颜色特征、纹理特征、形状特征、空间关系特征。当光差图像时,常 常看到的是连续的纹理与灰度级相似的区域,他们相结合形成物体。但如果物体的尺寸很小 或者对比度不高,通常要采用较高的分辨率观察:如果物体的尺寸很大或对比度很强,只需 要降低分辨率。如果物体尺寸有大有小,或对比有强有弱的情况下同事存在,这时提取图像 的特征对进行图像研究有优势。 常用的特征提取方法有:Fourier变换法、窗口Fourier变换(Gabor)、小波变换法、最 小二乘法、边界方向直方图法、基于Tamura纹理特征的纹理特征提取等。

设计内容 课程设计的内容与要求(包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等):一、课程设计的内容 本设计采用边界方向直方图法、基于PCA的图像数据特征提取、基于Tamura纹理特征的纹理特征提取、颜色直方图提取颜色特征等等四种方法设计。 (1)边界方向直方图法 由于单一特征不足以准确地描述图像特征,提出了一种结合颜色特征和边界方向特征的图像检索方法.针对传统颜色直方图中图像对所有像素具有相同重要性的问题进行了改进,提出了像素加权的改进颜色直方图方法;然后采用非分割图像的边界方向直方图方法提取图像的形状特征,该方法相对分割方法具有简单、有效等特点,并对图像的缩放、旋转以及视角具有不变性.为进一步提高图像检索的质量引入相关反馈机制,动态调整两幅图像相似度中颜色特征和方向特征的权值系数,并给出了相应的权值调整算法.实验结果表明,上述方法明显地优于其它方法.小波理论和几个其他课题相关。所有小波变换可以视为时域频域的形式,所以和调和分析相关。所有实际有用的离散小波变换使用包含有限脉冲响应滤波器的滤波器段(filterbank)。构成CWT的小波受海森堡的测不准原理制约,或者说,离散小波基可以在测不准原理的其他形式的上下文中考虑。 通过边缘检测,把图像分为边缘区域和非边缘区域,然后在边缘区域内进行边缘定位.根据局部区域内边缘的直线特性,求得小邻域内直线段的高精度位置;再根据边缘区域内边缘的全局直线特性,用线段的中点来拟合整个直线边缘,得到亚像素精度的图像边缘.在拟合的过程中,根据直线段转角的变化剔除了噪声点,提高了定位精度.并且,根据角度和距离区分出不同直线和它们的交点,给出了图像精确的矢量化结果 图像的边界是指其周围像素灰度有阶跃变化或屋顶变化的那些像素的集合,边界广泛的存在于物体和背 景之间、物体和物体之间,它是图像分割所依赖的重要特征.边界方向直方图具有尺度不变性,能够比较好的 描述图像的大体形状.边界直方图一般是通过边界算子提取边界,得到边界信息后,需要表征这些图像的边 界,对于每一个边界点,根据图像中该点的梯度方向计算出该边界点处法向量的方向角,将空间量化为M级, 计算每个边界点处法向量的方向角落在M级中的频率,这样便得到了边界方向直方图. 图像中像素的梯度向量可以表示为[ ( ,),),( ,),)] ,其中Gx( ,),),G ( ,),)可以用下面的

肺结节检测中特征提取方法研究

小型微型计算机系统JournalofChineseComputerSystems2009年10月第10期V01.30No.102009 肺结节检测中特征提取方法研究 何中市1,梁琰1,黄学全2,王健2 1(重庆大学计算机学院,重庆400044) 2(第三军医大学西南医院放射科,重庆400038) E—mail:zshe@cqu.edu.ca 摘要:计算机辅助诊断(Computer—AidedDiagnosis,CAD)系统为肺癌的早期检测和诊断提供了有力的支持.本文对孤立性肺结节特征提取问题进行研究.通过对肺结节和肺内各组织在序列CT图像上的医学征象分析和研究对比,结合专家提供的知识,提出了肺结节特征提取总体方案.该方案分别从肺部CT图像的灰度特征、肺结节形态、纹理、空间上下文特征等几个方面,对关键的医学征象进行图像分析,从而实现对ROI(RegionsofInterest)区域的特征提取和量化;提出特征提取的评价方案,实验结果表明,本文提取的特征提取方案是有效的.利用本文提取的特征,肺结节检测正确率达到93.05%,敏感率为94.53%. 关键词:孤立性;肺结节;特征提取;CT图像;特征评价 中图分类号:TP391文献标识码:A文章编号:1000—1220(2009)10—2073-05 ResearchontheFeatureExtractionApproachforSPNsDetection 腼Zhong—shil,LIANGYanl,HUANGXue—quan2,WANGJian2 1(CollegeofComputerScience,c‰增幻增Univers毋,Chongqing400044,China) 2(DepartmentofRadiology,Southwest丑却池z,ThirdMilitaryMedwalUniversityofChinesePL4,Chongqing400038,China) Abstract:Imageprocessingtechniqueshaveprovedtobeeffectiveforimprovementofradiologists7diagnosisofpubmonarynodules.Inthispaper,wepresentastrategybasedonfeatureextractiontechniqueaimedatSolitaryPulmonaryNodules(SPN)detection.Infeatureextractionscheme,36featureswereobtained,contained3greylevelfeatures,16morphologicalfeatures,10texturefeaturesand7spatialcontextfeatures.Andtheclassifier(SVM)runningwiththeextractedfeaturesachievescomparativeresults,withare-suitof93.05%innoduledetectionaccuracyand94.53%insensitivity. Keywords:isolated;solitarypulmonarynodules;featureextraction;CTimages;featureassessment 1引言 近几年,随着影像检查技术的改进,临床结果初步证明CT扫描是检测早期无症状肺癌最有效的影像学方法。1J.肺部疾病在CT影像上通常表现为孤立性肺结节(SolitaryPul—monaryNodules,SPNs),因此,对孤立性肺结节的检测和识别是对肺部疾病诊断最重要的途径.计算机辅助诊断系统一方面,大大减轻了医生的工作量,提高了工作效率;另一方面,使影像诊断更加客观化,提高诊断的效率和正确效率.因此,用计算机进行肺结节辅助诊断,提取肺结节特征,检测肺结节,是具有十分重要的意义和研究价值的. 在孤立性肺结节自动识别中,肺结节的特征提取及表示是其关键问题之一,它是进行识别的重要手段.关于肺结节检测方法有很多。2…,但对肺结节医学征象描述并不充分.目前一般常用面积、周长等形态方面进行肺结节特征提取.对肺结节的形态、全局、局部上下文特征以及病理征象的分析不足,使得特征提取描述不到位,影响识别准备率.同时也欠缺对识别结果的解释.正因为对提取的特征与肺结节医学征象问的对应关系分析不足,无法对识别结果进行医学知识上的解释, 特征提取特征评价 懂歪母 I里斗1显查鲎堑卜_倒1J躺l 帽霭瓣||描述程度l 1絮嚣卜 lJs、,M识 --|别性能 图1SPNs诊断框架图 Fig.1OverviewofSPNsdetection 而只有”是”或”否”的识别结果,无法给医生提供更多的信息.本文围绕以上几个问题,意在提供全面的、系统的量化信息,便于医学专家诊断的客观化、效率化.本文对孤立性肺结节特征提取问题进行研究.通过对肺结节和肺内各组织在序列CT图像上的医学征象分析和研究对比,提出了肺结节特征提取总体方案.该方案分别从肺部CT图像的灰度特征、形 收稿日期:2008-08-30基金项目:重庆市重大科技专项项目(CSTC,2008AB5038)资助;重庆市自然科学基金项目(CSTC,2007BB2134))资助.作者简介:何中市,男,1965年生,博士,教授,研究方向为人工智能、机器学习与数据挖掘等;梁琰,女,1982年生,博士研究生,图像处理、模式识别;黄学金,男,1966年生,博士,副教授,研究方向为影像诊断和介入放射学;王健,男,1964年生,博士,教授,研究方向为影像诊断和介入放射学.

文本特征提取方法研究

文本特征提取方法研究 ______________________________________________________ 一、课题背景概述 文本挖掘是一门交叉性学科,涉及数据挖掘、机器学习、模式识别、人工智能、统计学、计算机语言学、计算机网络技术、信息学等多个领域。文本挖掘就是从大量的文档中发现隐含知识和模式的一种方法和工具,它从数据挖掘发展而来,但与传统的数据挖掘又有许多不同。文本挖掘的对象是海量、异构、分布的文档(web);文档内容是人类所使用的自然语言,缺乏计算机可理解的语义。传统数据挖掘所处理的数据是结构化的,而文档(web)都是半结构或无结构的。所以,文本挖掘面临的首要问题是如何在计算机中合理地表示文本,使之既要包含足够的信息以反映文本的特征,又不至于过于复杂使学习算法无法处理。在浩如烟海的网络信息中,80%的信息是以文本的形式存放的,WEB文本挖掘是WEB内容挖掘的一种重要形式。 文本的表示及其特征项的选取是文本挖掘、信息检索的一个基本问题,它把从文本中抽取出的特征词进行量化来表示文本信息。将它们从一个无结构的原始文本转化为结构化的计算机可以识别处理的信息,即对文本进行科学的抽象,建立它的数学模型,用以描述和代替文本。使计算机能够通过对这种模型的计算和操作来实现对文本的识别。由于文本是非结构化的数据,要想从大量的文本中挖掘有用的信息就必须首先将文本转化为可处理的结构化形式。目前人们通常采用向量空间模型来描述文本向量,但是如果直接用分词算法和词频统计方法得到的特征项来表示文本向量中的各个维,那么这个向量的维度将是非常的大。这种未经处理的文本矢量不仅给后续工作带来巨大的计算开销,使整个处理过程的效率非常低下,而且会损害分类、聚类算法的精确性,从而使所得到的结果很难令人满意。因此,必须对文本向量做进一步净化处理,在保证原文含义的基础上,找出对文本特征类别最具代表性的文本特征。为了解决这个问题,最有效的办法就是通过特征选择来降维。 目前有关文本表示的研究主要集中于文本表示模型的选择和特征词选择算法的选取上。用于表示文本的基本单位通常称为文本的特征或特征项。特征项必须具备一定的特性:1)特征项要能够确实标识文本内容;2)特征项具有将目标文本与其他文本相区分的能力;3)特征项的个数不能太多;4)特征项分离要比较容易实现。 在中文文本中可以采用字、词或短语作为表示文本的特征项。相比较而言,词比字具有更强的表达能力,而词和短语相比,词的切分难度比短语的切分难度小得多。因此,目前大多数中文文本分类系统都采用词作为特征项,称作特征词。这些特征词作为文档的中间表示形式,用来实现文档与文档、文档与用户目标之间的相似度计算。如果把所有的词都作为特征项,那么特征向量的维数将过于巨大,从而导致计算量太大,在这样的情况下,要完成文本分类几乎是不可能的。特征抽取的主要功能是在不损伤文本核心信息的情况下尽量减少要处理的单词数,以此来降低向量空间维数,从而简化计算,提高文本处理的速度和效率。文本特征选择对文本内容的过滤和分类、聚类处理、自动摘要以及用户兴趣模式发现、知识发现等有关方面的研究都有非常重要的影响。通常根据某个特征评估函数计算各个特征的评分值,然后按评分值对这些特征进行排序,选取若干个评分

脑电信号特征提取及分类

脑电信号特征提取及分类

第 1 章绪论 1.1引言 大脑又称端脑,是脊椎动物脑的高级的主要部分,由左右两半球组成及连接两个半球的中间部分,即第三脑室前端的终板组成。它是控制运动、产生感觉及实现高级脑功能的高级神经中枢[1]。大脑是人的身体中高级神经活动中枢,控制着人体这个复杂而精密的系统,对人脑神经机制及高级功能进行多层次、多学科的综合研究已经成为当代脑科学发展的热点方向之一。 人的思维、语言、感知和运动能力都是通过大脑对人体器官和相应肌肉群的有效控制来实现的[2]。人的大脑由大约1011个互相连接的单元体组成,其中每个单元体有大约104个连接,这些单元体称做神经元。在生物学中,神经元是由三个部分组成:树突、轴突和细胞体。神经元的树突和其他神经元的轴突相连,连接部分称为突触。神经元之间的信号传递就是通过这些突触进行的。生物电信号的本质是离子跨膜流动而不是电子的流动。每有一个足够大的刺激去极化神经元细胞时,可以记录到一个持续1-2ERP的沿轴突波形传导的峰形电位-动作电位。动作电位上升到顶端后开始下降,产生一些小的超极化波动后恢复到静息电位(静息电位(Resting Potential,RP)是指细胞未受刺激时,存在于细胞膜内外两侧的外正内负的电位差)。人的神经细胞的静息电位为-70mV(就是膜内比膜外电位低70mV)。这个变化过程的电位是局部电位。局部电位是神经系统分析整合信息的基础。细胞膜的电特性决定着神经元的电活动[3]。当神经元受到外界刺激时,神经细胞膜内外两侧的电位差被降低从而提高了膜的兴奋性,当兴奋性超过特定阈值时就会产生神经冲动或兴奋,神经冲动或兴奋通过突触传递给下一个神经元。由上述可知,膜电位是神经组织实现正常功能的基本条件,是兴奋产生的本质。膜电位使神经元能够接收刺激信号并将这一刺激信号沿神经束传递下去。在神经元内部,树突的外形就像树根一样发散,由很多细小的神经纤维丝组成,可以接收电信号,然后传递给细胞体。如果说树突是树根的话,那么细胞体就是树桩,对树突传递进来的信号进行处理,如果信号超过特定的阈值,细胞体就把信号继续传递给轴突。轴突的形状像树干,是一根细长的纤维体,它把细胞体传递过来的信号通过突触发送给相邻神经元的树突。突触的连接强度和神经元的排列方式都影响着神经组织的输出结果。而正是这种错综复杂的神经组织结构和复杂的信息处理机制,才使得人脑拥有高度的智慧。我们的大脑无时无刻不在产生着脑电波,对脑来说,脑细胞就像是脑内一个个“微小的发电站”。早在1857年,英国的青年生理科学工作者卡通(R.Caton)就在猴脑和兔脑上记录

数据挖掘中特征提取的分析与应用

数据挖掘中特征提取的分析与应用

摘要:数据挖掘中需要对数据进行各种分析,在一切分析前需要做好数据预处理。然而经过数据清理、数据集成、数据变换后,数据集仍然会非常大!在海量的数据上直接进行复杂的数据分析与挖掘将需要很长时间,使得这种分析不现实或不可行。数据归约技术可以用来得到数据集的归约表示,它小得多,但仍接近于保持原数据的完整性。这样,在归约后的数据集上挖掘将更有效,并产生相同或几乎相同的分析结果。通过这种方法从大量特征中提取出最具有代表性的特征根据需要分析有用的信息。随着社会的发展,传统的基于信物或口令的安全系统显得越来越脆弱,不能够满足现代安全系统的需要。基于特征提取的指纹识别随之产生,在众多的指纹属性中提取端点和分叉点两大明显特征,进行数据挖掘与分析。 关键词:数据挖掘;数据预处理;数据归约;维归约;特征提取;指纹识别 前言:数据挖掘中需要对数据进行各种分析,在一切分析前需要做好数据预处理。然而经过数据清理、数据集成、数据变换处理后,数据集仍然会非常大!在海量的数据上直接进行复杂的数据分析与挖掘将需要很长时间,使得这种分析不现实或不可行。此时数据归约技术显得尤为重要,通过数据归约技术的数据立方体聚集、维归约、数据压缩、数值压缩、离散化和概念分层产生策略将数据集归约表示,保持原数据的完整性。这样,在归约后的数据集上挖掘将更有效,并产生相同或几乎相同的分析结果。通过这种方法从大量特征中提取出最具有代表性的特征根据需要分析有用的信息。数据挖掘中的特征提取被广泛应用,其中指纹识别则是最典型的应用。 正文:数据挖掘中的特征提取的分析与应用经过数据清理、数据集成、数据变换预处理后,数据量仍然会很大,直接进行分析,肯定会降低挖掘过程的速度和效率。而通过数据归约的数据立方体聚集、维归约、数据压缩、数值压缩等策略可以‘压缩’数据集,而又不损害数据挖掘的结果。 简而言之,数据归约是通过聚集、删除冗余特性或聚类的方法来压缩数据。数据立方体聚集是作用于数据立方体中的数据;维归约可以检测并删除不相关、弱相关或冗余的属性或维;数据压缩使用编码机制压缩数据集;数值压缩用替代的、较小的数据表示替换或估计数据。本文就维归约的特征提取进行详尽的分析与应用说明,首先介绍维归约的概念。 一、维归约 用于数据分析的数据可能包含数以百计的属性,其中大部分属性与挖掘任务不相关,是冗余的。尽管领域专家可以挑选出有用的属性,但这可能是一项困难而费时的任务,特别是当数据的行为不清楚的时候更是如此。遗漏相关属性或留

图像特征特点及常用的特征提取与匹配方法

图像特征特点及常用的特征提取与匹配方法 常用的图像特征有颜色特征、纹理特征、形状特征、空间关系特征。 一颜色特征 (一)特点:颜色特征是一种全局特征,描述了图像或图像区域所对应的景物的表面性质。一般颜色特征是基于像素点的特征,此时所有属于图像或图像区域的像素都有各自的贡献。由于颜色对图像或图像区域的方向、大小等变化不敏感,所以颜色特征不能很好地捕捉图像中对象的局部特征。另外,仅使用颜色特征查询时,如果数据库很大,常会将许多不需要的图像也检索出来。颜色直方图是最常用的表达颜色特征的方法,其优点是不受图像旋转和平移变化的影响,进一步借助归一化还可不受图像尺度变化的影响,基缺点是没有表达出颜色空间分布的信息。 (二)常用的特征提取与匹配方法 (1) 颜色直方图 其优点在于:它能简单描述一幅图像中颜色的全局分布,即不同色彩在整幅图像中所占的比例,特别适用于描述那些难以自动分割的图像和不需要考虑物体空间位置的图像。其缺点在于:它无法描述图像中颜色的局部分布及每种色彩所处的空间位置,即无法描述图像中的某一具体的对象或物体。 最常用的颜色空间:RGB颜色空间、HSV颜色空间。 颜色直方图特征匹配方法:直方图相交法、距离法、中心距法、参考颜色表法、累加颜色直方图法。 (2) 颜色集 颜色直方图法是一种全局颜色特征提取与匹配方法,无法区分局部颜色信息。颜色集是对颜色直方图的一种近似首先将图像从RGB颜色空间转化成视觉均衡 的颜色空间(如HSV 空间),并将颜色空间量化成若干个柄。然后,用色彩自动分割技术将图像分为若干区域,每个区域用量化颜色空间的某个颜色分量来索引,从而将图像表达为一个二进制的颜色索引集。在图像匹配中,比较不同图像颜色集之间的距离和色彩区域的空间关系 (3) 颜色矩

波长变换的信号特征研究论文

波长变换的信号特征研究论文 摘要:通过对小波变换所进行的理论分析和计算机模拟发现,利用小波变换具有的高低频分离的特点,可在不丢失原信号重要信息成分的前提下,将原光谱信号的边缘部分进行滤化处理,消除了噪音信息,重构出更加清晰的光谱特征图形,从而提高了信号的清晰度,为信号的预处理提供了更加方便的条件。该信号特征提取的方法,与傅氏变换相比较,具有多项明显的优点,在实际工程应用中具有重要的意义。 关键词小波变换傅氏变换;信号 一、引言 在当今科技飞速发展的信息时代,信息资源中的信号应用日益广泛,信号的结构越来越复杂,为了更加清楚地分析和研究实际工程信号的有用信息,对信号进行预处理是至关重要的。例如,对于环境的监测,其中对空气成分的检测已经成为必不可少的环节,其方法是将空气中的某一成分(例如丁烯)进行特征的提取,提取的信息中仍然会存在着由一系列高频信号构成的噪音信号。由于这些边缘部分的存在,使原信号的基本特征在光谱信号中不能完全清晰地呈现,导致某些信息的细微环节部分难以识别,致使研究目的无法实现。 本文通过对小波变换所进行的理论分析和计算机模拟发现,利用小波变换具有的高低频分离的特点,可在不丢失原信号重要信息成分的前提下,将原光谱信号的边缘部分进行滤化处理,消除了噪音信息,重构出更加清晰的光谱特征图形,从而提高了信号的清晰度,为信号的预处理提供了更加方便的条件。 二、傅氏变换与小波变换 近年来,小渡变换已经成为对信号、图像等进行分析不可或缺的实用工具之一,其实质是对原始信号的滤波过程。与傅氏变换相比较,小波变换的优势在于,对分析信号可进行任意的放大平移并对其特征进行提取。对复杂信号作小波变换,进行多分辨率分析,在信号图象分析领域已占据着相当重要的地位。 已有的科研成果表明,物质的荧光光谱取决于物质的原子分子结构,所以不同的物质具有不同的荧光光谱。非线性荧光光谱是利用大功率超短激光脉冲和气体的非线性作用得到的;对于这种非线性荧光光谱的研究,主要集中在形成原理、

数据挖掘中用于分类的时序数据特征提取方法

计 算 机 系 统 应 用 https://www.360docs.net/doc/f810132248.html, 2012 年 第21卷 第 10 期 224 专论 ·综述Special Issue ① 林 珠1, 邢 延2 1(广东省计算中心, 广州 510033) 2 (广东工业大学 自动化学院, 广州 510006) 摘 要: 特征提取在提高分类的准确性中起着非常关键的作用. 对时序特征提取的方法进行归纳分类, 将有利于对特征提取整体性, 全面性的认识. 回顾现有的时间序列中特征提取的方法, 将其总结为四大类, 它们分别是基于基本统计方法的特征提取、基于模型的特征提取、基于变换的特征提取、基于分形维数的特征提取. 针对每一类的特征提取方法, 进一步研究了它相应的分类方法和它在时间序列数据中的应用邻域. 关键词: 时序数据; 分类; 特征提取 Survey of Feature Extraction Approaches for Time Series Classification LIN Zhu 1, XING Yan 2 1(Guangdong Computer Center, Guangzhou 510033, China) 2 (Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China) Abstract : The main contributions of this paper are: 1) The main feature extraction approaches are classified into four categories; 2) The main idea of each category is analyzed, the advantages and disadvantages are pointed out; 3) The guidelines of choosing suitable feature extraction approach is suggested. Key words : time series; classification; feature extraction 1 引言 时序数据(time series data)广泛存在于现实生活中,是指同一种现象在不同时间上的相继观察值排列而成的一组数字序列, 其时间轴上的采样值通常又被称为特征[1]. 时序数据普遍存在于许多重要应用邻域, 比如DNA 序列、金融数据、传感器网络监控数据、移动对像跟踪数据、机器故障检测数据等等. 由于时序数据与时间相关联, 因而其数据量一般都是非常庞大的, 这就对时序数据挖掘技术提出了更高的要求[2]. 在时序数据挖掘的研究与应用领域, 时序数据分类是重要任务之一[1,2]. 例如, 依据语音信号的波形识别出说话人的性别和年龄, 依据心电图的时序波形识别出病者所患的病症, 依据地震波的历史数据, 去识别地震的类型, 依据在机器运转过程中进行故障检测和识别故障类型, 甚至在客户关系管理中根据某段时间的客户 购买信息, 识别不同的消费群体等等. 衡量分类技术优劣的核心指标是分类准确率, 而提高分类准确率途径有两种: 一是改进分类器; 二是采用特征提取技术(feature extraction). 特征提取是在分类前对数据时间采样值上进行适量的归约, 以达到减少数据量同时提高分类准确率(底线是不牺牲分类准确率)的目的. 时间序列除了具有的趋势性、季节性、周期性等一般特征之外, 不同的时序数据又存在不同的个别特征. 如金融数据, 普遍具有“高峰厚尾”和“平方序列微弱而持续的自相关”的特点; 而地震波则具有强度随时序延伸而减弱的特点; 语音信号幅度具有一定的范围, 并以零幅和近零幅的概率高, 而且长时间的语音信号会有相当多的无信号区间, 即所谓的语音寂静区间; 心电信号则具有很强的周期性, 它的主要特征是 ① 基金项目:广东省科技计划项目基金(2011B060500049, 2010B090400545, 2010A040300006) 收稿时间:2012-02-06;收到修改稿时间:2012-03-04

高光谱图像分类

《机器学习》课程项目报告 高光谱图像分类 ——基于CNN和ELM 学院信息工程学院 专业电子与通信工程 学号 2111603035 学生姓名曹发贤 同组学生陈惠明、陈涛 硕士导师杨志景 2016 年11 月

一、项目意义与价值 高光谱遥感技术起源于20 世纪80年代初,是在多光谱遥感技术基础之上发展起来的[1]。高光谱遥感能够通过成像光谱仪在可见光、近红外、短波红外、中红外等电磁波谱范围获取近似连续的光谱曲线,将表征地物几何位置关系的空间信息与表征地物属性特征的光谱信息有机地融合在了一起,使得提取地物的细节信息成为可能。随着新型成像光谱仪的光谱分辨率的提高,人们对相关地物的光谱属性特征的了解也不断深入,许多隐藏在狭窄光谱范围内的地物特性逐渐被人们所发现,这些因素大大加速了遥感技术的发展,使高光谱遥感成为21 世纪遥感技术领域重要的研究方向之一。 在将高光谱数据应用于各领域之前,必须进行必要的数据处理。常用的数据处理技术方法包括:数据降维、目标检测、变化检测等。其中,分类是遥感数据处理中比较重要的环节,分类结果不但直接提取了影像数据有效信息,可以直接运用于实际需求中,同时也是实现各种应用的前提,为后续应用提供有用的数据信息和技术支持,如为目标检测提供先验信息、为解混合提供端元信息等。 相对于多光谱遥感而言,由于高光谱遥感的波谱覆盖范围较宽,因此我们可以根据需要选择特定的波段来突显地物特征,从而能够精确地处理地物的光谱信[2]。目前,许多国家开展大量的科研项目对高光谱遥感进行研究,研制出许多不同类型的成像光谱仪。高光谱遥感正逐步从地面遥感发展到航空遥感和航天遥感,并在地图绘制、资源勘探、农作物监测、精细农业、海洋环境监测等领域发挥重要的作用。高光谱遥感技术虽然是遥感领域的新技术,但是高光谱图像的分类一直制约着高光谱遥感的应用[3,4],因此对其进行研究显得尤为重要。 高光谱遥感图像较高的光谱分辨率给传统的图像分类识别算法提出严峻的挑战。波段维数的增加不仅加重了数据的存储与传输的负担,同时也加剧了数据处理过程的复杂性,并且由于波段与波段间存在着大量的冗余信息,从而使得传统图像分类算法并不适用于高光谱遥感图像的分类。传统的分类方法往往需要很多数目的已知类别的训练样本,从而导致计算量大,时间复

时域和频域特征提取Matlab编程实例

第一章绪论 1.1 概述 机械信号是指机械系统在运行过程中各种随时间变化的动态信息,经各种测试仪器拾取并记录和存储下来的数据或图像。机械设备是工业生产的基础,而机械信号处理与分析技术则是工业发展的一个重要基础技术。 随着各行各业的快速发展和各种各样的应用需求,信号分析和处理技术在信号处理速度、分辨能力、功能范围以及特殊处理等方面将会不断进步,新的处理激素将会不断涌现。当前信号处理的发展主要表现在:1.新技术、新方法的出现;2.实时能力的进一步提高;3.高分辨率频谱分析方法的研究三方面。 信号处理的发展与应用是相辅相成的,工业方面应用的需求是信号处理发展的动力,而信号处理的发展反过来又拓展了它的应用领域。机械信号的分析与处理方法从早期模拟系统向着数字化方向发展。在几乎所有的机械工程领域中,它一直是一个重要的研究课题。 机械信号分析与处理技术正在不断发展,它已有可能帮助从事故障诊断和监测的专业技术人员从机器运行记录中提取和归纳机器运行的基本规律,并且充分利用当前的运行状态和对未来条件的了解与研究,综合分析和处理各种干扰因素可能造成的影响,预测机器在未来运行期间的状态和动态特性,为发展预知维修制度、延长大修期及科学地制定设备的更新和维护计划提供依据,从而更为有效地保证机器的稳定可靠运行,提高大型关键设备的利用率和效率。 机械信号处理是通过对测量信号进行某种加工变换,削弱机械信号中的无用的冗余信号,滤除混杂的噪声干扰,或者将信号变成便于识别的形式以便提取它的特征值等。机械信号处理的基本流程图如图1.1所示。 图1.1 机械信号处理的基本流程 本文主要就第三、第四步骤展开讨论。

(完整word版)高光谱目标检测文献综述

基于核方法的高光谱图像目标检测技术研究 ----文献选读综述报告 1前言 20 世纪80 年代遥感领域最重要的发展之一就是高光谱遥感的兴起。从20 世纪90 年代开始,高光谱遥感已成为国际遥感技术研究的热门课题和光电遥感的最主要手段。高光谱遥感图像目标检测在民用和军事上都具有重要的理论价值和应用前景,是当前目标识别及遥感信息处理研究领域中的一个热点研究问题。 2 研究目的及意义 高光谱遥感图像是在电磁波谱的紫外、可见光、近红外和中红外区域,利用成像光谱仪获取的许多非常窄且光谱连续的图像数据(如图1.1所示)。成像光谱仪为每个像元提供数十至数百个窄波段(通常波段宽度小于10 nm)的光谱信息,能产生一条完整而连续的光谱曲线。 图1.1 成像光谱仪探测地物目标示意图[1] 高光谱遥感技术主要利用各种地物(例如某种土壤、岩石和作物)对不同的光谱波长具有各不相同的吸收率和反射率的原理,根据每种物质所拥有的独特光

谱反射曲线来进行检测和分类。 利用高光谱遥感技术,能够很好地提取目标的辐射特性参量,使地表目标的定量分析与提取成为可能。然而,高光谱遥感成像机理复杂、影像数据量大,这导致影像的大气纠正、几何纠正、光谱定标、反射率转换等预处理困难。由于成像光谱仪获取的地物光谱特征曲线近乎连续,波段间相关性很高,数据冗余信息很多。在使用传统目标检测方法对高光谱影像中感兴趣目标进行检测时,波段多且相关性高,会导致训练样本相对不足,致使分类模型参数的估计不可靠,检测分类存在维数灾难现象。 因此,高光谱影像给地物分类识别带来了巨大机遇,同时给传统的目标检测方法也带来了挑战。为了充分发挥高光谱遥感技术的优势,必须在影像检测分类基本算法的基础之上,结合高光谱影像分类的特点,研究新的适用于高光谱影像的理论、模型和算法〕。在国内外,许多研究机构在理论和应用上进行了探索,取得了不少成果。 自从上世纪90年代中期核方法在支持向量机分类中得到成功应用以后,人们开始尝试利用核函数将经典的线性特征提取与分类识别方法推广到一般情况,在理论和应用中都有许多成果,引起了继经典统计线性分析、神经网络与决策树非线性分析后第三次模式分析方法的变革,成为机器学习、应用统计、模式识别、数据挖掘等许多学科的研究热点,在人脸识别、语音识别、字符识别、机器故障分类等领域得到成功应用[2]。 基于核方法的非线性特征提取与分类,为高光谱影像分析提供了一条新的途径。 3 核方法理论发展概况 3.1 核理论基础 核的理论比较古老,Mercer定理可追溯到1909年,早在20世纪40年代,A.N.Kolmogorov和N.Aronszajn就已经开展了有关再生核理论的研究。该理论最早被引入机器学习领域是在1964年,M.Aizermann、E.Bravermann和L.Rozoener在势函数方法中应用Mercer定理把核解释为特征空间中的内积。1975年Poggiio首次用到了多项式核函数,然而一直到20世纪90年代中期,B.Boser、I.Guyon和V.N.Vapnik提出支持向量机(SVM)算法后,该理论的实际价值才开始被人们所广泛认识。并且在经过 B.Scholkopf等人后续的工作以后,逐渐形成了如下的“核技巧”:任何一个只依赖于内积的算法都可以被“核化”[3]。 近年来核方法和基于核函数的算法在许多领域都获得了重要的应用。这些应用主要包括图象和计算机视觉(人脸识别、手写体识别等),文本分类,生物信息

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