流形学习算法研究与应用

【摘要】流形是微分几何中的一个重要概念,近年来在工程应用领域,机器学习的一个研究热点方向就是基于局部线性和全局非线性假设的流形学习方法。流形学习可以有效地探测高维数据空间中内蕴的非线性结构,将其在低维空间中进行重构,并在重构时保留这些非线性结构特征,所以流形学习是一种有效的降维算法和数据可视化算法。由于流形学习算法优秀的非线性降维特性,所以已经被应用至多个工程实践,在高光谱遥感数据降维中也得到广泛研究。但流形学习作为高光谱遥感影像的非线性特征提取方法时,面对后续的分类任务时,暴露出了几个问题：本征维数估计、噪声干扰、邻近点选择、样本外点的学习问题等。当前针对高光谱数据流形降维的算法研究基本都是针对以上问题的,所以在流形学习算法的应用研究方面需要针对以上几点进行算法改进和创新。本文针对流形学习算法在高光谱遥感数据处理和空中手写识别应用两方面提出了三个研究创新：(一)实际应用中的高光谱遥感图像都是大尺度图像,针对大尺度高光谱流形降维算法的研究比较少,为了填补这个空白,本文提出了一种改进的大尺度高光谱流形降维算法IISOMAP-LLE(增量等距映射与局部线性嵌入结合算法)。(二)在IISOMAP-LLE中也存在临近点选择问题,而临近点选择可以使用局部动态和全局统一的临域值K两种,由于高光谱遥感数据量较大,为了提高计算速度本文选择针对全局统一K邻域进行研究,提出了一种基于ISODATA(迭代自组织数据分析算法)和遗传算法的大尺度高光谱流形降维算法。(三)针对流形学习中的样本外点的学习问题,已有学者提出了IISOMAP(增量等距映射)算法,基于增量式的学习方式可以将流行学习算法应用至流式数据,本文设计并实现了一种基于MEMS(微机电)的空中手写识别系统,其中通过IISOMAP算法来实现三维手写轨迹至二维字符的转换,然后通过训练后的人工神经网络进行识别。
【作者】周晓勇；
【导师】张晶晶；
【作者基本信息】安徽大学，模式识别与智能系统，2014，硕士
【关键词】流形学习；大尺度高光谱降维；空中手写识别；非线性降维；等距映射；局部线性嵌入；

【参考文献】
[1]马小飞.垃圾填埋场抽气试验及填埋气收集量评估方法[D].浙江大学,2013.
[2]叶斌晖.天然抗氧化剂EGCG对节球藻毒素诱导的小鼠肝毒性的保护作用及其机理研究[D].杭州师范大学,生态学,2013,硕士.
[3]李日步.低碳钢厚板CO_2激光切割工艺研究[D].华中科技大学,材料工程,2013,硕士.
[4]吴涛.特长公路隧道监控系统的冗余控制设计与实现[D].长安大学,交通运输工程（专业学位）,2013,硕士.
[5]万玲利.掺杂细胞色素c的酶界面的构建及其生物传感研究[D].江西师范大学,2012.
[6]胡建武.基于网格技术的电子商务解决方案研究[D].西安建筑科技大学,计算机应用,2004,硕士.
[7]葛秋来.树莓果实成熟软化机理的初步研究[D].东北农业大学,果树学,2013,硕士.
[8]李林高.基于哈密顿体系辛几何多口径面天线微波场的研究[D].大连理工大学,通信与信息系统,2004,硕士.
[9]朱剑.基于移动平台的水域突发污染溯源研究[D].浙江大学,检测技术与自动化装置（专业学位）,2014,硕士.
[10]蒋栋,金红卫,杨振平,王海滨,高建荣.一种合成3H-1,2-苯并二磺酚-3-硫酮的简便新方法[J].浙江工业大学学报,2012,04:369-373.
[11]李雪红.重大水工混凝土结构裂缝演变规律及转异诊断方法研究[D].河海大学,2003.
[12]张娜.基于西咸新区总体规划的土地节约集约利用评价研究[D].长安大学,土地资源管理,2014,硕士.
[13]肖伟联.恒运电厂烟气脱硫半干法改湿法技术经济分析[D].华南理工大学,动力工程,2012,硕士.
[14]王婷,于丹,李江风,马克平.树木年轮宽度与气候变化关系研究进展[J].植物生态学报,2003,01:23-33.
[15]吴倩.玻镁板材高速切割机关键技术的研究[D].江苏科技大学,机械工程（专业学位）,2014,硕士.
[16]刘秋冉.新生代农民工社会支持网络现状与社会工作介入策略研究[D].南京大学,社会工作（专业学位）,2013,硕士.
[17]张世昕,秦荣.全球无线通信热点[J].世界电信.2005(06)
[18]陈聚丰.中小城市行政办公建筑空间设计研究[D].湖南大学,建筑学,2012,硕士.
[19]朱园.二氧化铈的可控合成及其电化学性质研究[D].青岛科技大学,2014.
[20]张贺.大气混合污染物对大鼠肺脏HO-1蛋白变化的影响[D].吉林大学,病原生物学,2013,硕士.
[21]杨参.基于多维项目反应理论的儿童数感认知诊断测验编制[D].宁夏大学,应用心理学,2014,硕士.
[22]邱林.活泼叶立德参与的多组分反应构建活性化合物的研究[D].华东师范大学,有机化学,2014,博士.
[23]吴燕青.土地储备规模合理性研究[D].浙江工业大学,2012.
[24]习霞,明亮,刘超.电化学还原石墨烯修饰玻碳电极测定痕量银[J].冶金分析,2014,08:7-10.
[25]白鹭.中国流动性过剩对房地产价格影响的研究[D].辽宁大学,金融学,2012,硕士.
[26]邓志东,孙增圻,刘建伟.BP网络的PID型二阶快速学习算法[J].自动化学报,1995,01:67-72.
[27]凌龙.配电网无功优化配置及软件开发[D].杭州电子科技大学,控制工程,2014,硕士.
[28]任艷慧.福泽谕吉儒学思想论[D].山西师范大学,外国语言学及应用语言学,2014,硕士.
[29]陈洪博,李文华,姜英,白向飞.神东煤显微组分与基本结构特征研究[J].煤炭转化.2006(01)
[30]王冬丽,周彦.基于图变换的图像压缩采样与分类[J].控制与决策,2015,04:617-622.
[31]邢会.河北省区域可持续发展评估体系的建立及实证研究[D].河北工业大学,技术经济及管理,2004,硕士.
[32]雷兆丰.煤炭资源型城市可持续发展规划研究[D].西安建筑科技大学,城市规划与设计,2013,硕士.
[33]周意,李峰峰.商业银行信贷管理信息化的现实选择[J].华南金融电脑,2004,04:8-10.
[34]马兵.我国农村金融抑制与金融深化问题研究[D].首都经济贸易大学,金融学,2004,硕士.
[35]苏亮.城轨铰接式转向架动力学仿真研究[D].湘潭大学,化工过程机械,2012,硕士.
[36]罗金龙.城市轨道交通网络复杂性及演化分析[D].北京交通大学,2014.
[37]段昕轶.中国农业海外发展战略研究[D].天津财经大学,西方经济学,2012,硕士.
[38]吴强.镍钼基合金催化析氢电极的研究[D].天津大学,应用化学,2013,硕士.
[39]梁著.中医医院形象建设研究[D].云南大学,公共管理,2012,硕士.
[40]姜代勋.小尾寒羊附红细胞体病的中药免疫治疗[D].河北农业大学,临床兽医学,2004,硕士.
[41]陈知清.岛崎藤村《破戒》论[D].华中师范大学,日语语言文学,2013,硕士.
[42]朱如华,樊理山,王曙东.抗静电纺织矿服面料及石墨烯在该面料中的应用[J].山东纺织经济,2012,12:38-39+59.
[43]鲁文,徐晨亮,丁孝华,孙国城,徐石明.一种考虑分布电容的模糊故障测距算法[J].电力系统自动化,2006,08:57-60.
[44]张晨静.论品牌维度下的武强年画视觉语言再设计[D].浙江工商大学,设计艺术学,2014,硕士.
[45]肖群.电子支付协议和电子现金的研究[D].陕西师范大学,应用数学,2004,硕士.
[46]龚英.四维瓷业销售物流的改进与提升[D].重庆大学,2002.
[47]佘慎思,李征,蔡旭.风储联合发电系统电池荷电状态和功率偏差控制策略[J].电力系统自动化,2014,20:9-17.
[48]王静.认知无线电网络中信息融合算法研究[D].中南民族大学,通信与信息系统,2013,硕士.
[49]陈琳.锥面玻碳旋转电极研制及在尿铅测定中的应用[D].齐齐哈尔大学,2012.
[50]于峰.区域地下水数值模拟[D].山东大学,2005.