计算机视觉课程-流形学习共39页文档
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计算机视觉教程计算机视觉是计算机科学领域的一个重要分支,旨在使计算机能够识别和理解视觉数据。
它利用图像处理和模式识别等技术,使计算机能够模拟人类视觉系统,并从数字图像或视频中提取有用的信息。
计算机视觉广泛应用于许多领域,例如医学影像分析、视频监控、人脸识别等。
计算机视觉的基本任务是图像分类、目标检测和图像分割。
图像分类是将图像分为不同的类别,例如识别一只猫或一辆汽车。
目标检测是在图像中确定特定对象的位置和边界框,例如检测图像中的人脸或车辆。
图像分割是将图像分解为几个独立的区域,每个区域具有一些共同的特征,例如将图像分割为不同的物体。
在计算机视觉中,常用的技术包括特征提取、特征匹配、分类器训练等。
特征提取是从原始图像中提取具有区分性的特征,例如颜色、纹理、边缘等。
特征匹配是将提取的特征与预先学习的模板进行比较,从而确定图像中的目标位置。
分类器训练是利用标记的训练数据训练一个分类器,使其能够将不同类别的图像正确分类。
计算机视觉的发展离不开大量的数据和强大的计算能力。
随着深度学习的兴起,神经网络成为计算机视觉中的核心技术。
深度学习利用多层次的神经网络模型来提取高级特征,并通过大规模训练数据来优化网络参数。
这使得计算机视觉在许多任务中取得了突破性的进展,如人脸识别、图像生成等。
然而,计算机视觉仍然面临一些挑战。
例如,光照条件的变化、遮挡、噪声等都可能影响图像的质量和准确性。
此外,图像的语义解释和理解仍然是一个困难的问题。
因此,计算机视觉的研究仍在不断发展和改进。
总而言之,计算机视觉是一门关注如何使计算机能够看和理解视觉数据的学科。
它通过利用图像处理和模式识别等技术,使计算机能够模拟人类视觉系统,并从图像中提取有用的信息。
计算机视觉在诸多领域中起着重要的作用,它在医学、安防、交通等方面都有广泛的应用。
然而,计算机视觉仍然面临一些挑战,需要不断改进和创新来应对。
流形学习(manifoldlearning)综述假设数据是均匀采样于⼀个⾼维欧⽒空间中的低维流形,流形学习就是从⾼维采样数据中恢复低维流形结构,即找到⾼维空间中的低维流形,并求出相应的嵌⼊映射,以实现维数约简或者数据可视化。
它是从观测到的现象中去寻找事物的本质,找到产⽣数据的内在规律。
流形学习⽅法是模式识别中的基本⽅法,分为线性流形学习算法和⾮线性流形学习算法,线性⽅法就是传统的⽅法如主成分分析(PCA)和线性判别分析(LDA),⾮线⾏流形学习算法包括等距映射(Isomap),拉普拉斯特征映射(LE)等流形学习是个很⼴泛的概念。
这⾥我主要谈的是⾃从2000年以后形成的流形学习概念和其主要代表⽅法。
⾃从2000年以后,流形学习被认为属于⾮线性降维的⼀个分⽀。
众所周知,引导这⼀领域迅速发展的是2000年Science杂志上的两篇⽂章: Isomap and LLE (Locally Linear Embedding)。
1. 流形学习的基本概念那流形学习是什莫呢?为了好懂,我尽可能应⽤少的数学概念来解释这个东西。
所谓流形(manifold)就是⼀般的⼏何对象的总称。
⽐如⼈,有中国⼈、美国⼈等等;流形就包括各种维数的曲线曲⾯等。
和⼀般的降维分析⼀样,流形学习把⼀组在⾼维空间中的数据在低维空间中重新表⽰。
和以往⽅法不同的是,在流形学习中有⼀个假设,就是所处理的数据采样于⼀个潜在的流形上,或是说对于这组数据存在⼀个潜在的流形。
对于不同的⽅法,对于流形性质的要求各不相同,这也就产⽣了在流形假设下的各种不同性质的假设,⽐如在Laplacian Eigenmaps中要假设这个流形是紧致黎曼流形等。
对于描述流形上的点,我们要⽤坐标,⽽流形上本⾝是没有坐标的,所以为了表⽰流形上的点,必须把流形放⼊外围空间(ambient space)中,那末流形上的点就可以⽤外围空间的坐标来表⽰。
⽐如R^3中的球⾯是个2维的曲⾯,因为球⾯上只有两个⾃由度,但是球⾯上的点⼀般是⽤外围R^3空间中的坐标表⽰的,所以我们看到的R^3中球⾯上的点有3个数来表⽰的。