《非监督学习图像层次组合模型的研究算法》.pdf

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1、第3l卷第3期山西大同大学学报(自然科学版)V01．31．No．32015年6月JournalofShanxiDatongUniversity(NaturalScience)Jun2015文章编号：1674-o874(2o15)o3-oo28．-04非监督学习图像层次组合模型的研究算法杨建秀，康占成(山西大同大学物理与电子科学学院，山西大同037009)摘要：针对传统的监督学习图像模型对训练样本要求苛刻的问题，本文提出一种非监督学习算法，该算法不仅对训练样本要求简单，而且学习到的层次组合模型由能在位置和方向进行扰动Gabor小波组成，是一种可变形模板，因

2、此一定程度上提高定位及分割算法在物体发生形变情况下的鲁棒性。经过多组实验结果表明，本文所提出的层次组合模型能高效地解决目标在发生形变、存在遮挡以及复杂背景下的定位分割问题。关键词：非监督；层次组合；变形；分割中图分类号：TP391．41文献标识码：A近年来，层次组合模型在图像建模领域得到广动的Gabor／J~波。模型中不同层的代表性单元由分泛的关注，如文献【1—4】。许多现有学习模型的方法层字典△构成。主要是利用给定的目标边界框进行监督或弱监是层次组合模板的字典，该层模板能够捕督[J-2]标记大致对齐的图像得到，这些监督学习算法捉样本图像中频繁出现的模式

3、。对训练图像要求极为苛刻；在非监督的学习算法=，=1，⋯，)中，文献【6】学习的模型只是单层的变形模板，文献△包含了△图像中平移、旋转和缩放的层次【7】采用大量同种类型的目标图像训练而成一组组合模板。对于图像I，将其编码为个活动模板，HOG特征模型，该算法对感兴趣物体的检测及分这些模板都可以进行平移、旋转及缩放尺寸，从割提供较好的模型，但由于大量样本的训练导致效而选择合适的模板构成△图像。设日是t类型率降低，而文献[8】可以从单一图像中重复提取目标模式，但仅学习到简单的刚性模板，对解决目标在中第k个活动模板，￡=，，O)为几何属性，其发生形变、存在遮挡以

4、及复杂背景下的定位分割存中置、、分别是对应的位置、尺寸和方向。这在一定的困难。针对上述问题，本文提出一种非监样集合aH∞={日t=￡}形成一个等价类日∞。△、‘J督方法学习层次组合模型，不仅对训练样本要求简是所有活动模板的并集：单无需标注，而且每个组合模型由在空间中可相对△=UaH∞，其中日∞∈△圆(2)旋转、缩放、发生形变的各种部件模板组成，同时△(j】表示为△中可活动层次组合模板的部件每个部件模板由可在位置和方向进行局部扰动的Gabor／F波组成。因此该模型对目标在发生形变或模板，设为擅御∈△中第个部件模板，其中存在阻挡等情况具有一定鲁棒性和高效性，

5、为解扭为扭==1，⋯，，V是部件模板的个决复杂环境下形变目标定位及分割问题提供了一数，L=(，S，0)是第个部件模板的几何属性，条新思路，同时对领域自适应和图像协同分割方面S0分别为对应的位置，大小和方向。这样对具有广泛的应用前景。每个层次组合模板可通过分配9个非重叠部件模板1层次组合模型设置在3×3的网格中从而确定模型结构。△ljJ是所有部件模板集合：图像I可用层次组合模型表示，如图1所示。={P【c’，t=1，⋯，=1，⋯，V}(3)每一层的组合模板都可分解为一组可形变的局部J(部件)模板，而局部模板又进一步分解成一组可移△包括所有可变形的部件模板。

6、考虑到不同收稿日期：2015-02-25作者简介：杨建秀(1985一)，女，山西朔州人，硕士，助教，研究方向：从事图像处理、统计学习模式研究。2015年杨建秀等：非监督学习图像层次组合模型的研究算法·29·图像中物体的形变，允许在中每个P幢都可以2．1图像编码平移和旋转一个小的有界范围。设6／；=(0，ao)图像编码过程中，假定模板字典和相应参数已知固定。首先，利用下面自底向上的模板匹配子过在有限的范围内变化，这样对于中每个P都程计算一系列模板匹配分数图SUM1，MAX1，有一组可变形的部件模板{P}。OP以表示一定SUM2，MAX2，SUM3：变化范围

7、内P的等价类，△回是所有可变形部件UP．1：计算图像I与Gabor小波字典的匹配分数模板的集合：SUM1maps：SUMI~：I(，，)I‘△圆=Ua～，其中P(1’∈(4)UP．2：求局部最大值MAX1maps：△(1】包含△圆中可变形部件模板的Gabor／J~波MAXI(I)=maxSUMI(I+80可变形部件模板dP帆∈A可分解为一组Gabord~UP．3：计算部件模板P的匹配分数suM2maps，波：dP=，i=1，⋯，n)，其中是文献[9】的活对于t=1，⋯，=1，⋯，V：动基模型中不同位置和方向的Gabor／b波基元。因SUM2㈣=A∽lh(

8、MAXI(L+z，))一l。gZ(A，此，是一组由△分解的Gabor／b波元素：