KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.12
no.10
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pp.5015-5038
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2018
In this paper, a novel spectral-spatial joint sparse representation algorithm for hyperspectral image classification is proposed based on multi-layer superpixels in various scales. Superpixels of various scales can provide complete yet redundant correlated information of the class attribute for test pixels. Therefore, we design a joint sparse model for a test pixel by sampling similar pixels from its corresponding superpixels combinations. Firstly, multi-layer superpixels are extracted on the false color image of the HSI data by principal components analysis model. Secondly, a group of discriminative sampling pixels are exploited as reconstruction matrix of test pixel which can be jointly represented by the structured dictionary and recovered sparse coefficients. Thirdly, the orthogonal matching pursuit strategy is employed for estimating sparse vector for the test pixel. In each iteration, the approximation can be computed from the dictionary and corresponding sparse vector. Finally, the class label of test pixel can be directly determined with minimum reconstruction error between the reconstruction matrix and its approximation. The advantages of this algorithm lie in the development of complete neighborhood and homogeneous pixels to share a common sparsity pattern, and it is able to achieve more flexible joint sparse coding of spectral-spatial information. Experimental results on three real hyperspectral datasets show that the proposed joint sparse model can achieve better performance than a series of excellent sparse classification methods and superpixels-based classification methods.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.12
no.6
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pp.2806-2825
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2018
Unsupervised learning has shown good performance on image, video and audio classification tasks, and much progress has been made so far. It studies how systems can learn to represent particular input patterns in a way that reflects the statistical structure of the overall collection of input patterns. Many promising deep learning systems are commonly trained by the greedy layerwise unsupervised learning manner. The performance of these deep learning architectures benefits from the unsupervised learning ability to disentangling the abstractions and picking out the useful features. However, the existing unsupervised learning algorithms are often difficult to train partly because of the requirement of extensive hyperparameters. The tuning of these hyperparameters is a laborious task that requires expert knowledge, rules of thumb or extensive search. In this paper, we propose a simple and effective unsupervised feature learning algorithm for image classification, which exploits an explicit optimizing way for population and lifetime sparsity. Firstly, a sparse target matrix is built by the competitive rules. Then, the sparse features are optimized by means of minimizing the Euclidean norm ($L_2$) error between the sparse target and the competitive layer outputs. Finally, a classifier is trained using the obtained sparse features. Experimental results show that the proposed method achieves good performance for image classification, and provides discriminative features that generalize well.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.10
no.6
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pp.2709-2729
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2016
Representation based classification, kernel method and sparse representation have received much attention in the field of face recognition. In this paper, we proposed an improved kernel principal component analysis method based on sparse representation to improve the accuracy and robustness for face recognition. First, the distances between the test sample and all training samples in kernel space are estimated based on collaborative representation. Second, S training samples with the smallest distances are selected, and Kernel Principal Component Analysis (KPCA) is used to extract the features that are exploited for classification. The proposed method implements the sparse representation under ℓ2 regularization and performs feature extraction twice to improve the robustness. Also, we investigate the relationship between the accuracy and the sparseness coefficient, the relationship between the accuracy and the dimensionality respectively. The comparative experiments are conducted on the ORL, the GT and the UMIST face database. The experimental results show that the proposed method is more effective and robust than several state-of-the-art methods including Sparse Representation based Classification (SRC), Collaborative Representation based Classification (CRC), KCRC and Two Phase Test samples Sparse Representation (TPTSR).
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.8
no.4
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pp.1463-1480
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2014
It is well known that sparse code is effective for feature extraction of face recognition, especially sparse mode can be learned in the kernel space, and obtain better performance. Some recent algorithms made use of single kernel in the sparse mode, but this didn't make full use of the kernel information. The key issue is how to select the suitable kernel weights, and combine the selected kernels. In this paper, we propose a novel multiple kernel sparse representation based classification for face recognition (MKSRC), which performs sparse code and dictionary learning in the multiple kernel space. Initially, several possible kernels are combined and the sparse coefficient is computed, then the kernel weights can be obtained by the sparse coefficient. Finally convergence makes the kernel weights optimal. The experiments results show that our algorithm outperforms other state-of-the-art algorithms and demonstrate the promising performance of the proposed algorithms.
Journal of the Korean Data and Information Science Society
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v.20
no.4
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pp.749-755
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2009
Support vector classification (SVC) provides more complete description of the lin-ear and nonlinear relationships between input vectors and classifiers. In this paper. we propose the sparse kernel classifier to solve the optimization problem of classification with a modified hinge loss function and absolute loss function, which provides the efficient computation and the sparsity. We also introduce the generalized cross validation function to select the hyper-parameters which affects the classification performance of the proposed method. Experimental results are then presented which illustrate the performance of the proposed procedure for classification.
Kim, Sung Hee;Pae, Dong Sung;Kang, Tae-Koo;Kim, Dong W.;Lim, Myo Taeg
Journal of Electrical Engineering and Technology
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v.13
no.6
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pp.2468-2478
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2018
We propose the Sparse Feature Convolutional Neural Network (SFCNN) to reduce the volume of convolutional neural networks (CNNs). Despite the superior classification performance of CNNs, their enormous network volume requires high computational cost and long processing time, making real-time applications such as online-training difficult. We propose an advanced network that reduces the volume of conventional CNNs by producing a region-based sparse feature map. To produce the sparse feature map, two complementary region-based value extraction methods, cluster max extraction and local value extraction, are proposed. Cluster max is selected as the main function based on experimental results. To evaluate SFCNN, we conduct an experiment with two conventional CNNs. The network trains 59 times faster and tests 81 times faster than the VGG network, with a 1.2% loss of accuracy in multi-class classification using the Caltech101 dataset. In vehicle classification using the GTI Vehicle Image Database, the network trains 88 times faster and tests 94 times faster than the conventional CNNs, with a 0.1% loss of accuracy.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.11
no.5
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pp.2590-2606
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2017
Generally, research of classical image classification algorithms assume that training data and testing data are derived from the same domain with the same distribution. Unfortunately, in practical applications, this assumption is rarely met. Aiming at the problem, a domain adaption image classification approach based on multi-sparse representation is proposed in this paper. The existences of intermediate domains are hypothesized between the source and target domains. And each intermediate subspace is modeled through online dictionary learning with target data updating. On the one hand, the reconstruction error of the target data is guaranteed, on the other, the transition from the source domain to the target domain is as smooth as possible. An augmented feature representation produced by invariant sparse codes across the source, intermediate and target domain dictionaries is employed for across domain recognition. Experimental results verify the effectiveness of the proposed algorithm.
The adaptive sparse representation (ASR) can effectively combine the structure information of a sample dictionary and the sparsity of coding coefficients. This algorithm can effectively consider the correlation between training samples and convert between sparse representation-based classifier (SRC) and collaborative representation classification (CRC) under different training samples. Unlike SRC and CRC which use fixed norm constraints, ASR can adaptively adjust the constraints based on the correlation between different training samples, seeking a balance between l1 and l2 norm, greatly strengthening the robustness and adaptability of the classification algorithm. The correlation coefficients (CC) can better identify the pixels with strong correlation. Therefore, this article proposes a hyperspectral image classification method called correlation coefficients and adaptive sparse representation (CCASR), based on ASR and CC. This method is divided into three steps. In the first step, we determine the pixel to be measured and calculate the CC value between the pixel to be tested and various training samples. Then we represent the pixel using ASR and calculate the reconstruction error corresponding to each category. Finally, the target pixels are classified according to the reconstruction error and the CC value. In this article, a new hyperspectral image classification method is proposed by fusing CC and ASR. The method in this paper is verified through two sets of experimental data. In the hyperspectral image (Indian Pines), the overall accuracy of CCASR has reached 0.9596. In the hyperspectral images taken by HIS-300, the classification results show that the classification accuracy of the proposed method achieves 0.9354, which is better than other commonly used methods.
The Journal of Korea Institute of Information, Electronics, and Communication Technology
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v.12
no.5
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pp.521-528
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2019
Epilepsy is one of the most prevalent neurological diseases. Electroencephalogram (EEG) signals are widely used for monitoring and diagnosis tool for epileptic seizure. Typically, a huge amount of EEG signals is needed, where they are visually examined by experienced clinicians. In this study, we propose a simple automatic seizure detection framework using intracranial EEG signals. We suggest a sparse approximation based classification (SAC) scheme by solving overdetermined system. L1-norm minimization algorithms are utilized for efficient sparse signal recovery. For evaluation of the proposed scheme, the public EEG dataset obtained by five healthy subjects and five epileptic patients is utilized. The results show that the proposed fast L1-norm minimization based SAC methods achieve the 99.5% classification accuracy which is 1% improved result than the conventional L2 norm based method with negligibly increased execution time (42msec).
Journal of International Society for Simulation Surgery
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v.3
no.2
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pp.46-48
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2016
Purpose In face reocognition area, estimating occlusion in face images is on the rise. In this paper, we propose a new face recognition algorithm based on dual sparse representation to solve this problem. Method Each face image is partitioned into several pieces and sparse representation is implemented in each part. Then, some parts that have large sparse concentration index are combined and sparse representation is performed one more time. Each test sample is classified by using the final sparse coefficient where correlation between the test sample and training sample is applied. Results The recognition rate of the proposed algorithm is higher than that of the basic sparse representation classification. Conclusion The proposed method can be applied in real life which needs to identify someone exactly whether the person disguises his face or not.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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