弱标注条件下隐马尔可夫模型的半监督学习新算法及应用

基本信息
批准号:61402519
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:孙蒙
学科分类:
依托单位:中国人民解放军陆军工程大学
批准年份:2014
结题年份:2017
起止时间:2015-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:曹铁勇,杨吉斌,吴海佳,陈栩杉,李轶南
关键词:
半监督学习非负矩阵分解弱标注隐马尔可夫模型序列模式识别
结项摘要

This project focuses on the tasks of segmentation, clustering and recognition of sequential patterns with “weak labels” which refers to sparse, unordered, multi-modal annotations. Given the great success of hidden Markov models (HMM) and its variations in supervised pattern recognition with sequential transcriptions, we study new algorithms for the semi-supervised learning of HMM by using nonnegative matrix factorization (NMF). Firstly, dimension reduction in NMF and hidden state estimation in HMM are integrated in an elegant way by tying their parameters. Hence, NMF provides a “top-down” global view by decomposing the whole data into recurring parts, while HMM provides a “bottom-up” local view by emphasizing the sequential property and the sequence generating process. The combination of the two would guide the learning process towards good fitting of the underlying data structures, especially during the lack of supervision. Secondly, weak labels, sequential data, NMF and HMM will be optimized in a joint framework to realize the effective interactions between the vector-space representations of weak labels and the dynamic graphical models of sequential data. Finally, the proposed algorithms will be implemented with new applications, such as computational modeling of language acquisition and activity recognition and understanding in video processing.

为解决稀疏标注、无序标注、多模态输入等“弱标注”条件下序列模式的分割、聚类与识别问题,并鉴于隐马尔可夫模型(Hidden Markov Models, HMM)及其变体在全标注条件下序列模式有监督识别中的巨大成功,本课题借助非负矩阵分解(Nonnegative Matrix Factorization, NMF)研究HMM半监督学习的新方法。首先,将NMF的降维问题与HMM的状态估计通过参数共享有机结合起来;由此,NMF对数据整体提供了“自上而下”的分解视角、HMM对每个序列提供了“自下而上”的生成视角;二者的有效联合对引导“弱标注”条件下的半监督学习合理反映数据内在结构是十分有益的。然后,建立弱标注、序列数据、NMF与HMM四位一体的联合模型,实现弱标注的矢量表示与序列数据的动态图模型之间的有效交互。最后,将所研究的模型和算法应用于语言获取的计算建模、视频场景和动作的识别与理解等新领域。

项目摘要

为解决弱标注条件下序列数据建模问题,本课题研究了非负矩阵分解(Nonnegative Matrix Factorization,NMF)、隐马尔可夫模型(Hidden Markov Models,HMM)和深度神经网络(Deep Neural Networks,DNN)的半监督学习新方法。将NMF的降维问题与HMM的状态估计有机结合,提高了HMM的无监督和半监督学习效果;将稀疏低秩NMF与DNN结合起来,实现了弱标注/无监督的矢量表示与序列数据的动态图模型之间的有效交互;改善了小样本条件下的深度循环神经网络和深度卷积神经网络,能有效应对缺少标注的机器学习场景。将所研究的模型和算法应用于语言获取的计算建模、未知噪声情况下的语音增强、骨传导语音质量改善、语音转换、伪装目标检测等领域,在半监督或无监督学习的情况下,相对于原有方法得到了效果上的提升。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

DOI:10.16285/j.rsm.2019.1280
发表时间:2019
2

主控因素对异型头弹丸半侵彻金属靶深度的影响特性研究

主控因素对异型头弹丸半侵彻金属靶深度的影响特性研究

DOI:10.13465/j.cnki.jvs.2020.09.026
发表时间:2020
3

低轨卫星通信信道分配策略

低轨卫星通信信道分配策略

DOI:10.12068/j.issn.1005-3026.2019.06.009
发表时间:2019
4

中国参与全球价值链的环境效应分析

中国参与全球价值链的环境效应分析

DOI:10.12062/cpre.20181019
发表时间:2019
5

基于公众情感倾向的主题公园评价研究——以哈尔滨市伏尔加庄园为例

基于公众情感倾向的主题公园评价研究——以哈尔滨市伏尔加庄园为例

DOI:
发表时间:2022

孙蒙的其他基金

相似国自然基金

1

隐马尔可夫模型及其在基因结构变异中的应用

批准号:11601286
批准年份:2016
负责人:王效强
学科分类:A0604
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
2

网络化控制系统随机时延的半连续隐马尔可夫模型研究

批准号:61203034
批准年份:2012
负责人:葛愿
学科分类:F0301
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
3

面向鲁棒分类的半监督学习新算法及应用研究

批准号:61402310
批准年份:2014
负责人:张召
学科分类:F0605
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
4

基于隐马尔柯夫模型的多目标跟踪算法的研究

批准号:69372019
批准年份:1993
负责人:谢贤亚
学科分类:F0116
资助金额:3.50
项目类别:面上项目