基于子空间的多视图聚类研究

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随着信息技术、传感技术的飞速发展,人们描述目标的方式逐渐从过去的单一视图转变为现在无处不在多视图,比如,描述一个网页可以从网页的logo、图片和网址等角度来描述。相较于传统的单视图数据,多视图数据对于目标任务(比如人脸识别、数据标注等)具有更好的表达能力。然而人们在实际应用场景里获得的多视图数据具有样本数据量大、无标签等特点。已有的人工智能算法直接利用这些数据分析目标任务时,算法性能退化明显,严重制约着人工智能技术的场景化落地。因此,如何通过聚类技术对海量多视图数据进行自动标记和归类具有重要的理论意义和实际应用价值。论文从子空间分析入手,深入研究基于低秩约束的多视图子空间聚类。论文主要内容和贡献有:(1)针对已有多视图子空间聚类算法没有同时考虑局部图结构和全局图结构导致性能次优等问题,提出了基于秩约束的多视图子空间聚类模型。该模型通过将每个视图的局部结构和所有视图的全局结构结合,更好地挖掘多视图的空间几何结构,此外通过学习投影矩阵,将高维数据映射到低维空间,以降低算法的复杂度,减少噪声和冗余的影响。在四个数据库上的实验结果表明,本文的算法优于已有的算法。(2)针对已有多视图子空间聚类算法不能很好的利用视图间的互补信息和空间结构信息的问题,提出了基于张量Schatten p范数多视图子空间聚类模型。该模型通过将每个视图划分为对视图相似内容和视图特有内容,从视图相似内容中学习亲和矩阵。同时,利用加权张量Schatten p范数约束来挖掘嵌入在视图间的互补信息。在六个数据库上的实验结果表明本文的算法优于已有的算法。(3)针对已有多视图子空间聚类算法计算亲和矩阵复杂度为O(N ~3),导致处理大规模数据时算法失效的问题,提出了基于锚点的张量约束多视图子空间聚类模型。该方法引入锚点构图思想,构建样本与代表性样本之间的映射矩阵用于刻画大规模数据之间的相关性。同时,利用张量Schatten p范数约束来挖掘视图间的高阶信息。算法复杂度与样本数成线性关系,计算时间显著降低。在两个数据库上的实验结果表明本文的算法优于已有的算法。
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