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基于最优投影支持张量机的多分类算法研究

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第一章 绪论

1.1 合成孔径雷达(SAR)的研究背景

1.2 自动目标识别技术

1.3 MSTAR数据介绍及本文的内容安排

1.3.1 MSTAR数据介绍

1.3.2 内容安排

第二章 SAR图像的预处理

2.1 对数变换

2.2 自适应阈值分割

2.3 形态学滤波

2.3.1 简单邻域平均法

2.3.2 中值滤波

2.4 几何聚类处理

2.5 图像增强

2.6 方位估计

2.7 实验结果

2.8 本章小结

第三章 基于张量的学习方法研究

3.1 图像的张量表示

3.2 张量的代数运算

3.3 PCA和LDA方法介绍

3.3.1 主成分分析(PCA)

3.3.2 线性判别分析(LDA)

3.4 张量子空间的研究

3.4.1 张量PCA(TensorPCA)

3.4.2 张量LDA(Tensor LDA)

3.5 实验结果

3.6 本章小结

第四章 基于支持张量机的多分类算法

4.1 支持向量机(SVM)

4.1.1 最优分类面

4.1.2 广义最优分类面

4.2 支持张量机(STM)迭代算法

4.3 基于最优投影的多分类算法

4.3.1 最优投影算法

4.3.2 投影矢量的确定

4.3.3 多分类策略

4.4 实验结果

4.5 本章小结

第五章 结束语

5.1 全文总结

5.2 未来工作展望

致谢

参考文献

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摘要

本文的主要工作是基于合成孔径雷达(SAR)图像实现对地面目标的分类识别。由于原始的SAR图像中存在许多背景杂波和噪声,会严重影响对雷达目标的分类。因此本文首先进行SAR图像的预处理工作以去除背景杂波和噪声。主要步骤有:对数变换、自适应阈值分割、形态学滤波、几何聚类处理、图像增强、归一化处理以及方位估计。
   其次,张量的引入有利于小样本问题的解决。张量主成分分析(TensorPCA)和张量线性判别分析方法(TensorLDA)把样本在张量域进行降维处理,提取样本的特征,相对于向量,有效的保留了样本的结构信息,更充分的利用收集到的信息,有助于提高学习性能。现有的支持张量机(STM)基于迭代的方法求解,其计算量较大且泛化能力较差。
   最后本文根据Fisher准则,将最优投影应用到多分类器中,提出应用于STM的最优投影算法。本文介绍了两种在最优投影算法中确定最优投影的方法。这两种方法分别是:每个子分类器的训练样本都向同一个方向投影;每个子分类器确定不同的投影矢量,然后训练样本分别向各自的投影矢量上投影。最后,本文应用多分类的策略(一对一,一对多,有向无环图)对最优投影后的样本进行分类。实验结果表明本文提出的最优投影STM多分类算法与原始的迭代算法相比,学习速度得到大幅度的提高,而且本文算法在使用同一投影方式来确定投影矢量时,识别率与原始的迭代算法相当。

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